antriebstechnikk 3/2016

KOMPONENTEN UND SOFTWARE
virtuelle Sensoren zu großen Leistungssteigerungen
führen können, einschließlich
einer erheblichen Senkung der Einschwingzeit.
Das Team integrierte C-Code
anhand ihrer Simulink-Modelle auf dem
Servo an triebs controller. Sie verifizierten
diese C-Implementierung durch Einbettung
und Ausführung als C MEX S-Funktion
im Simulink-Systemmodell und anschließendem
Vergleich der Simulationsergebnisse
mit den Ergebnissen, die vom originalen
Simulink-Reglermodell stammen.
Die Entwickler erstellten ein Simulink-
Blockset, der parametrierbare Blöcke für
den Acopos-Servoantrieb sowie einen Synchronservomotor
von B&R enthält. Dieser
Blocksatz wurde durch eine extensive Simulation
auf System ebene verifiziert und als C
MEX S-Function bereitgestellt. B&R-Kunden
verwenden dieses Blockset, um Automatisierungssysteme
zu modellieren und zu
simulieren, die diese Produkte verwenden.
um die Entwicklung der virtuellen Sensortechnologie
auf Acopos-Servoantrieben zu
beschleunigen.
Unter Verwendung von Matlab und der
Sys tem Identification Toolbox konnte anhand
gemessener Eingangs- und Ausgangszeitreihen
eine mathematische Näherung der Motorlast
erstellt werden. So entstand ein Zustandsreglermodell,
das einen Kalman-Filter
für die Zustandsbeobachtung beinhaltete. In
Simulink wurden die Simulationen des Reglers
und der Regelstrecke ausgeführt, wobei
die Streckenparameter variiert wurden, um
zu analysieren, wie verschiedene Lasten
das Systemverhalten beeinflussen. Zudem
wurden die Reglerparameter geändert, um
die Leistung zu steigern.
Bei der Nachbearbeitung der Simulationsergebnisse
in Matlab stellte sich heraus, dass
Die Ergebnisse
„Die Entwicklung und das Debugging der virtuellen
Sensoralgorithmen in C oder einer
vergleichbaren Sprache hätte viel Zeit und
Aufwand verschlungen“, sagt Dr. Grünbacher.
„Durch die Verwendung von Matlab und
Simulink haben wir die Entwicklungszeit
um mind. 70 % gesenkt.“ Auch wurden wichtige
Leistungsmetriken um 30 % oder mehr
gesteigert. „Mit dem von uns in Simulink
entworfenen und zur Serienreife entwickelten
Controller wurde die Einschwingzeit um
30 % gesenkt und die Positionierungsgenauigkeit
um mind. 50 % gesteigert“, so Dr.
Grün bacher. „Durch diese Optimierungen
können unsere Kunden ihre Produktionszyklen
verkürzen und die Qualität verbessern.“
Ebenfalls wurden die Designprozesse
des Anwenders mit speziellem Blocksatz
unterstützt.
„Es wäre für unser kleines Team nicht realistisch
gewesen, ohne die Verwendung von
Model-Based Design eine sechsmonatige
Frist einzuhalten. Wenn wir alles in C hätten
entwickeln müssen, hätten wir das Projekt
noch nicht einmal gestartet. Die schnelle
Analyse, Visualisierung sowie die Reglerauslegung
in Matlab und Simulink haben
das Projekt aber ermöglicht“, resümiert Dr.
Grünbacher.
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