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Beispiele mechatronischer Systeme

Beispiele mechatronischer

9 Beispiele mechatronischer Systeme Dieses Kapitel behandelt sechs ausgewählte Beispiele für mechatronische Systeme. Ihre Auswahl erfolgte nach folgenden Gesichtspunkten: 1. Darstellung des interdisziplinären Charakters bei der Untersuchung mechatronischer Systeme. Dieser besteht in der einheitlichen Betrachtung von Modellierung, Sensor- und Aktorintegration, Regelungsentwurf, Simulation und experimenteller Überprüfung. 2. Beschränkung auf relativ einfache Modelle/Systeme, deren Charakterisierung und Behandlung auf einigen Seiten darstellbar ist. Jedes dieser Beispiele ist in sich abgeschlossen und lässt sich unabhängig von den anderen lesen. Bei Bedarf erfolgen Verweise auf die allgemeinen Ausführungen der Kapitel 2 bis 8 des Buches: HEIMANN, B. ; ALBERT, A. ; ORTMAIER, T.; RISSING, L.: Mechatronik – Komponenten Methoden Beispiele. München: Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, 2015 (4. Auflage) 9.1 Auto-Tuning eines elektromechanischen Systems mittels Extended Kalman-Filter M. Sc. Daniel Beckmann 1 , Dr. Jochen Immel 2 , 1 Institut für Mechatronische Systeme, Leibniz Universität Hannover, 2 Control Engineering R&D Servo Drives & Motors, Lenze Automation GmbH In der Automatisierungstechnik kommen zur Regelung mechatronischer Systeme klassischerweise Kaskadenregler zur Anwendungen (vgl. Abschnitt 8.2.2 und Bild 9.1). Die innerste Schleife setzt häufig einen PI-Regler mit den Parametern K S und T N,S ein und stellt den Motorstrom bzw. das Motordrehmoment. Dem innersten Regelkreis ist die Geschwindigkeitsregelung überlagert, welche wesentlich die Dynamik der mechanischen Strecke bestimmt. Für die Regelung der Drehzahl wird ebenfalls überwiegend eine PI-Struktur (Reglerparameter K G und T N,G ) verwendet. Die äußere Schleife stellt die Position, der eingesetzte Regler ist ein reines P-Glied mit dem Parameter K P . Für die modellbasierte Berechnung der Reglerparameter sind die elektrischen und mechanischen Größen der Strecke erforderlich. In diesem Beispiel besteht die Strecke aus einem Servo- Umrichter und einem Synchronmotor, an dessen Welle das Drehmoment auf das mechanische System übertragen wird. Für die Berechnung der Reglerparameter des Stromregelkreises werden der Motorwiderstand R sowie die Motorinduktivität L benötigt. Diese Größen sind entweder aus Datenblättern oder hinterlegten Tabellen bekannt. Höherwertige Umrichter stellen

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