antriebstechnik 7-8/2023

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
02 Integration des Master-Switches in den Lageregelkreis
03 Die im Simulationsmodell berücksichtigten Eigenschaften des Zahnstange-Ritzel-Antriebs
kreises integriert und kann ohne zusätzliche Hardwarekomponenten
verwendet werden. Die Integration des Master-Switches
in den Lageregelkreis ist in Bild 02 dargestellt. Es ist zu erkennen,
dass das System mit einer indirekten Lageregelung geregelt wird
und somit keine Signale vom Maschinentisch zurückgeführt werden.
Die Signale vom Antriebsstrang, wie der aktuelle Strom i a
,
die aktuelle Geschwindigkeit v a
und die aktuelle Position der Motoren
x a
, werden zur Regelung des Systems verwendet. Der Master-Switch
führt eine geschätzte Tischposition auf Basis der
Motorpositionen an den Positionsregler zurück.
SYSTEMIDENTIFIKATION UND MODELLBILDUNG
FÖRDERUNG
Die Autoren danken der Deutschen Forschungsgemeinschaft
(DFG) für die finanzielle Unterstützung des Projekts
(Projekt Nr. 462185026).
Die entwickelten Methoden werden am Institut für Steuerungstechnik
der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen
(ISW) vorab an einem Simulationsmodell evaluiert, bevor diese
am Prüfstand (Bild Seite 48) implementiert werden. Dafür muss
das reale System identifiziert und die einzelnen Effekte im Modell
berücksichtigt werden. Im Simulationsmodell sind die ZRA
spezifischen Eigenschaften wie das positionsabhängige Umkehrspiel,
Reibkurven und die Steifigkeit sowie Dämpfung berücksichtigt.
Diese sind im Mechanikmodell integriert. Das Mechanikmodell
besteht aus drei Komponenten: dem jeweiligen Motor,
dem zugehörigen Getriebe und einem Maschinentisch. Im Getriebe-Block
ist das Umkehrspiel, welches positionsabhängig ist,
hinterlegt. Zudem wurde die Reibung der Motoren und der Getriebe
mit einer an Messdaten angenäherten Funktion zusammengefasst
und in das Modell integriert. Die Steifigkeit, welche
durch den Kontakt zwischen Zahnstange und Ritzel variiert, wurde
ebenfalls im Simulationsmodell hinterlegt. Das Simulationsmodell
der mechanischen Komponenten mit den beschriebenen
Effekten ist in Bild 03 dargestellt.
AUSBLICK
Die im Simulationsmodell entwickelte Methode wird mithilfe eines
Rapid-Control-Prototyping-Systems auf den Prüfstand übertragen,
um den Master-Switch an einem realen System mit industriellen
Komponenten zu testen. Anschließend sollen experimentelle
Validierungen durchgeführt werden, mit denen nachgewiesen
werden soll, dass die Genauigkeit von Systemen mit
einem Master-Satellite-Verbund durch diesen Ansatz verbessert
werden kann. Weitere Einblicke in die Projektergebnisse werden
im Rahmen des Lageregelseminars 2023 am Institut für Steuerungstechnik
gegeben.
Bilder: ISW Stuttgart
www.lageregelseminar-stuttgart.de
50 antriebstechnik 2023/07-08 www.antriebstechnik.de