Separation principle of mechanical system models including stabilized constraint relations

Summary This paper provides a system theoretical justification of the constraint stabilization method which is often and successfully used in mathematical modelling and computer simulation of constrained mechanical systems from industrial practize. The main results are collected in a Separation Theorem which shows, that in a first approximation an arbitrary pole placement of the stabilized constraint relations does not affect the physical eigenvalues of the remainder system equations. This result is similar to the well known separation principle of feedback control systems including state observers.

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Zum Separationsprinzip der Modellgleichungen mechanischer Systeme mit stabilisierten Zwangsbedingungen

Übersicht Diese Arbeit liefert eine systemtheoretische Rechtfertigung der Methode der stabilisierten Zwangsbedingungen, die häufig und erfolgreich bei der mathematischen Modellierung und Rechnersimulation gelenkig verkoppelter mechanischer Systeme der industriellen Praxis verwendet wird. Die wesentlichen Ergebnisse der Arbeit sind im Separationstheorem zusammengefaßt. Es besagt, daß die Polvorgabe der Zwangsrelationen die physikalischen Eigenwerter der restlichen Modellgleichungen nicht beeinflußt. Dieses Ergebnis ähnelt dem wohlbekannten Separationsprinzip von Regelkreisen mit Zustandsbeobachter und Zustandsrückführung.