Bewegungssteuerungen: Digitale Signalverarbeitung, Drehmomentsteuerung, Bewegungsablaufsteuerung, Simulation

ISBN-13: 9783540638728 / Niemiecki / Miękka / 1998 / 276 str.

Rolf Schanfeld

Opis

Bewegungssteuerungen werden aus elektrischen, elektronischen und mechanischen Komponenten aufgebaut. Auf einer Vielzahl internationaler und nationaler Fachtagungen wird die hohe Entwicklungsgeschwindigkeit des Gebietes deutlich. In den Hauptzentren der industriellen Entwicklung entstand eine unubersehbare Fulle von Einzelveroffentlichungen. Das vorliegende Buch fat die Einzeltatsachen systematisch zusammen. Vom Leser des Buches werden Grundkenntnisse der Mechanik, Elektrotechnik, der Automatisierungstechnik und der Digitalelektronik erwartet. Er soll zum Verstandnis allgemeiner Prinzipien gefuhrt und gerade dadurch befahigt werden, kreativ an Neuentwicklungen mitzuwirken. Theoretische Ansatze werden in engem Bezug zu praktischen Losungen dargestellt.

Spis treści

0 Einführung.- 1 Digitale und analoge Signale in Bewegungssteuerungen.- 1.1 Abtastung, Zeitsynchronisation, Ereignissynchronisation digitaler Signale.- 1.2 Quantisierung, Kodierung und Übertragung digitaler Signale.- 1.3 Digitale Filter.- 1.4 Analog-Digital-Wandler, Sensoren.- 1.5 Digital-Analog-Wandler, Aktoren.- 2 Berechnung digitaler Regelschleifen.- 2.1 Grundregelkreis.- 2.2 Reglereinstellung nach dem Betragsoptimum.- 2.3 Optimierung auf endliche Einsteilzeit.- 2.4 Diskrete Zustandsregelungen.- 3 Hard- und Softwarerealisierung digitaler Regler.- 3.1 Hardwarerealisierung.- 3.1.1 Überblick.- 3.1.2 Realisierung des Rechnerkerns.- 3.1.3 Realisierung der Peripherie.- 3.2 Softwarerealisierung.- 3.2.1 Vorüberlegungen zur Softwarerealisierung.- 3.2.2 Entwicklungswerkzeuge.- 3.2.3 Der Weg von den Algorithmen zur Software.- 4 Drehmomenteinprägung mit Drehfeldmaschinen.- 4.1 Drehmomentbildung.- 4.2 Vektorielle Ständerspannungseinprägung und Ständerstromregelung.- 4.3 Stromvektorregelung und Stromzustandsregelung.- 4.4 Drehmomentsteuerung bei Rotorflußorientierung.- 4.5 Drehmomentsteuerung bei Statorflußorientierung.- 4.6 Parallelbetrieb von Asynchronmotoren am Wechselrichter.- 4.7 Drehmomentsteuerung mit Synchron- und Reluktanzmaschinen.- 5 Drehzahl- und Lageregelung des Einzelantriebs.- 5.1 Grundstruktur und Dimensionierung.- 5.2 Kompensation des Führungsfehlers.- 5.3 Kompensation von Störgrößen, Reibungskompensation.- 5.4 Steuerung der Einzelbewegung.- 5.5 Drehzahl- und Lagemessung, sensorloser Betrieb.- 5.6 Selbsteinstellung und Selbstinbetriebnahme elektrischer Antriebe.- 6 Zustandsregelung der Einzelbewegung.- 6.1 Modelle des elektromechanischen Systems.- 6.1.1 Parametrische Modelle.- 6.1.2 Nichtparametrische Modelle.- 6.2 Zustandsregelung elektromechanischer Systeme.- 6.3 Zustandsregelung mit Beobachter.- 6.4 Kennfeld — Zustandsregler.- 6.4.1 Wirkprinzip.- 6.4.2 Fuzzy-Kennfeldregelung.- 6.4.3 Zeitoptimale Kennfeldregier.- 6.5 Selbstoptimierung und Selbstinbetriebnahme.- 7 Synchronisation und Gleichlauf von Bewegungen.- 7.1 Antriebsstrukturen in Be- und Verarbeitungsmaschinen.- 7.2 Synchronisation der Bewegungen im System.- 7.3 Steuerung kontinuierlicher Fertigungsprozesse.- 7.4 Steuerung kontinuierlich-diskontinuierlicher Fertigungsprozesse.- 8 Bewegungssteuerungen im Raum.- 8.1 Robotermechanik.- 8.2 Zustandsregelung und nichtlineare Systementkopplung.- 8.3 Robuste Regelung.- 9 Steuerung von Verfahrbewegungen.- 9.1 Steuerung der Einzelbewegung.- 9.2 Steuerung der Kraftübertragung Rad-Unterlage.- 9.3 Parallelbetrieb von Fahrantrieben.- 10 Simulation und rechnergestützter Entwurf.- 10.1 Simulation als Entwurfshilfsmittel.- 10.2 Mathematische Grundlagen der Simulation.- 10.3 Modellbildung.- 10.4 Modelle des elektrischen Systems.- 10.5 Modelle des mechanischen Systems.- 10.6 Rechnergestützter Entwurf.- 10.7 Erprobung von Reglersoftware.- 10.8 Echtzeitsimulation.- Sach Wortverzeichnis.- Verzeichnis der Beispiele.- Beispiel 1 Berechnung der Lageregelung eines Stellantriebs.- Beispiel 2 Optimale Einstellung digitaler Regler.- Beispiel 3 Vorbereitung einer Software-Implementierung.- Beispiel 4 Anlauf eines selbstgesteuerten Synchronmotors.- Beispiel 5 Ständerstrom-Vektorregelung.- Beispiel 6 Lageregelung mit Führungs- und Störgrößenaufschaltung.- Beispiel 7 Adaptive und selbsteinstellende Drehzahlregelung.- Beispiel 8 Zustandsregelung eines Stellantriebs im linearen Bereich.- Beispiel 9 Bewegungsvorgänge eines Positionierantriebs mit Stellgrößenbegrenzung.- Beispiel 10 Automatische Werkstückübergabe in einer Zweispindeldrehmaschine.- Beispiel 11 Bewegung in der Ebene.

Blurb

Bewegungssteuerungen bestimmen heute das technische Niveau von Maschinen, Fertigungs- und Transportanlagen. Durch Integration mechanischer und elektrischer Komponenten sowie durch Nutzung der Möglichkeiten der Mikrorechentechnik und Informatik ergeben sich neue Lösungsmöglichkeiten und verfeinerte Konzepte. Das Buch ist eine system- und ergebnisorientierte, umfassende Darstellung dieses Fachgebietes Mechatronik aus der Sicht des Elektrotechnikers. Die Hauptbestandteile des Buches behandeln - Digitale Signalverarbeitung im Mikrorechner - Drehmomenteinprägung und Drehmomentsteuerung - Steuerung des Bewegungsablaufs - Simulation und rechnergestützter Entwurf. Die Erläuterung allgemeiner Wirkprinzipien wird ergänzt durch zahlenmäßig durchgerechnete Beispiele. Der Leser soll befähigt werden, progressive Lösungsmöglichkeiten für Aufgaben der Bewegungssteuerung zu erkennen sowie Gerätetechnik, Hardware und Software dafür zu entwerfen.