Zur Identifikation mechatronischer Stellglieder mit Reibung bei ...

7 Zusammenfassung und Ausblick
Zusammenfassung
7 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK
In dieser Arbeit wurden drei Modellierungsmethoden für die mechatronischen Systeme mit
Reibung entwickelt. Zunächst wurde die Modellbildung mechatronischer Systeme mit Rei-
bung grundsätzlich behandelt. Zur Ermittlung des Forschungsstandes und zur Einarbeitung
in die Problemstellung wurden die Beschreibung und Literaturrecherche für die Drosselklap-
pe mit Reibung durchgeführt. Verschiedene Modellansätze und Modellbewertungskriterien
aus der Literatur wurden in kurzer Form vorgestellt. Als Anwendungsbeispiele wurden Dros-
selklappen, Drallklappen und AGR-Ventile im Dieselfahrzeug betrachtet. Dabei sollten die
Stellglieder analysiert, automatisch modelliert und anschließend für die HiL-Simulation si-
muliert werden.
Vor allem wurde in Abschnitt 3 semi-physikalische Modellierung behandelt. Verschiede-
ne physikalische/semi-physikalische Modellierungsansätze aus der Literatur wurden vor-
gestellt, da mechatronische Systeme mit Reibung auch in Forschung und Industrie seit
langem untersucht werden. Meistens sind aber detaillierte Kenntnisse der Physik, kom-
plexe Messungen und aufwendige Parameterschätzungen erforderlich und es können
nicht gleichzeitig alle Modellparameter geschätzt werden. Zur Parameterschätzung der
physikalischen/semi-physikalischen Modelle wird das Zielsystem in Komponenten (z.B.
mechanische und elektrische Teile) zerlegt und die Modellparameter der einzelnen Kompo-
nenten werden durch aufwendige Messungen und Schätzungen ermittelt. Zur Schätzung
der Reibmodellparameter erfordern die meisten Methoden komplexe Parameterschätzung
und aufwändige Messungen im geschlossenen Regelkreis. Aufbauend auf der Problem-
analyse wurden semi-physikalische Stellgliedmodelle zusammen mit einem zweistufigen
und einem dreistufigen Parameterschätzverfahren zu dessen Parametrierung kurz vorge-
stellt. Zur Anregung des Zielsystems ist für jede Stufe der beiden Schätzverfahren ein
geeignetes Testsignal zu entwerfen und am Prüfstand zu verwenden. Als eine wichtige Pro-
blemstellung der Parameterschätzung muss der Testsignalentwurf unter Berücksichtigung
der Systemeigenschaften und der verwendeten Identifikationsmethode geschehen, weil die
geschätzten Parameterwerte immer abhängig von dem Testsignal sind. Die in dieser Arbeit
vorgestellten Testsignale können vorteilhaft bei der Identifikation des semi-physikalischen
Modellansatzes eingesetzt werden. Da die gewonnene Modellstruktur allerdings nicht LiP
ist, kann die Parameterschätzung nicht direkt mit dem Standard-LS-Verfahren durchgeführt
werden. Daher wurde das zweistufige Verfahren entwickelt: In der ersten Stufe erfolgt ei-
ne automatische Schätzung von 4 der 5 bezogenen Parameter des Modells. Der fünfte
Parameter wird automatisch durch numerische Anpassung bestimmt. Im Vergleich zum
zweistufigen Verfahren hat das dreistufige Verfahren die erste Stufe des zweistufigen Ver-
fahrens in zwei Stufen geteilt. Nicht aus der Ein-/Ausgangsdarstellung, sondern durch eine
Prädiktionsmethode wurden zwei der vier Parameter in der zweiten Stufe geschätzt. Vor-
teil dieser Stufe ist, dass die dynamischen Effekte der Klappe durch die PRBS-Anregung
besser ausgelöst werden. Damit können die dynamischen Parameter bei der Bewegung
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