Digitale Zustandsregelung elektrischer Vorschubantriebe

ISBN-13: 9783540555414 / Niemiecki / Miękka / 1992 / 146 str.

Peter Eubert

Opis

Originally presented as the author's thesis (doctoral)--Technische Universit'at M'unchen, 1991.

Spis treści

1 Einleitung.- 1.1 Stand der Technik.- 1.2 Ableitung der Aufgabenstellung.- 2 Beschreibung des Versuchsstandes.- 2.1 Meßtechnik zur Erfassung der Systemzustände.- 2.1.1 Meßtechnik zur Erfassung der elektrischen Systemgrößen Ankerstrom und Motordrehzahl.- 2.1.2 Laserinterferometrie zur Erfassung der Schlittenposition.- 2.2 Elektrische Antriebskonzepte.- 2.3 Datenverarbeitung.- 2.3.1 Transputerkarte.- 2.3.2 Occam-Softwareentwicklung.- 2.3.3 Hardwarearchitektur und interne Signalstruktur.- 3 Modellbildung elektromechanischer Hybridsysteme.- 3.1 Gleichstrommotor mit starr gekoppelter Mechanik (M1).- 3.1.1 Formulierung der Bewegungsgleichung von Antriebssträngen.- 3.2 Gleichstrommotor mit einer elastisch gekoppelten Masse (M2).- 3.3 Lagrange-Modell 43. Ordnung (M3).- 3.3.1 Eigenschaften des mechanischen Ersatzmodells.- 3.3.2 Formulierung der Bewegungsgleichungen für das Lagrange-Modell 43. Ordnung.- 3.3.3 Berücksichtigung der Dämpfung.- 3.3.4 Zusammenfassung der Modelleigenschaften.- 3.3.5 Praktische Erfahrung.- 3.4 FE-Modell 505. Ordnung (M4).- 3.4.1 Aufbau der Systemmatrix A im Zustandsraum.- 3.4.2 Berücksichtigung der Dämpfung.- 3.5 Allgemeines FE-Modell (M5).- 4 Experimentelle Verifikation der Modelle.- 4.1 Ergebnisse der Modalanalyse.- 4.2 Vergleich von Experiment und Rechnung.- 5 Ordnungsreduktion.- 5.1 Entwicklung der Grundidee.- 5.2 Auswahl eines geeigneten Reduktionsverfahrens.- 5.3 Definition der Maßzahlen beim Ordnungsreduktionsverfahren von Litz.- 5.4 Ergebnisse der Ordnungsreduktion.- 5.4.1 Ordnungsreduktion der FE-Struktur (M4); mechanisches Modell.- 5.4.2 Ordnungsreduktion des elektromechanischen Hybridmodells M4.- 5.4.3 Zusammenfassung.- 5.4.4 Problematik des Verfahrens der modalen Ordnungsreduktion.- 6 Digitale Zustandsregelung hybrider Systeme.- 6.1 Entwurf von Zustandsreglern im Zeitbereich.- 6.1.1 Theorie der Zustandsbeobachtung im Zeitbereich.- 6.1.1.1 Beobachter reduzierter Ordnung.- 6.1.1.2 Beobachter für lineare Funktionale.- 6.1.2 Beobachter im Regelkreis.- 6.1.3 Auswahl einer geeigneten Beobachterstruktur im Zeitbereich.- 6.1.4 Berücksichtigung von Störgrößen.- 6.1.5 Zustandsregelung mit integraler Ausgangsrückführung.- 6.1.6 Verfahren zum Festlegen der Regelkreisdynamik.- 6.1.6.1 Polvorgabe.- 6.1.6.2 Optimaler Zustandsregler (Riccati-Regler).- 6.1.7 Optimaler Zustandsregler mit vorgegebenem Stabilitätsgrad.- 6.2 Frequenzbereichsentwurf von Zustandsreglern mit Integralanteil.- 7 Berücksichtigung praktischer Randbedingungen.- 7.1 Diskrete Streckenbeschreibung.- 7.2 Wahl der Abtastzeit.- 7.3 Quantisierungseffekte.- 7.4 Anpassung der Motorkennlinien.- 7.5 Programmstruktur.- 8 Digitale Simulation.- 9 Experimentelle Ergebnisse.- 9.1 Vorschubantrieb mit angestellter Spindellagerung.- 9.1.1 Riccati-Regler mit Stabilitätsvorgabe.- 9.1.2 Vergleich der Regelungsentwürfe im Zeitbereich und Frequenzbereich.- 9.1.2.1 Beobachter für lineare Funktionale.- 9.1.2.2 Reduzierter Beobachter.- 9.1.3 Variation des Streckenmodells.- 9.1.4 Variation der Dämpfung im FE-Modell M4.- 9.1.5 Variation des Antriebskonzepts: bürstenloser Gleichstrommotor— konventioneller Gleichstrommotor.- 9.2 Vorschubantrieb mit Fest-Loslagerung.- 9.3 Variation der Struktur der Zustandsregelung — nichtlineare Regelung.- 10 Zusammenfassung.- 10.1 Hardware.- 10.2 Erfassung der Schlittenposition.- 10.3 Regelungstechnische Aussagen.- 10.3.1 Digitale Zustandsregelung — Digitale Simulation.- 10.3.2 Nichtlineare Regelung.- 10.4 Maschinenbauspezifische Aussagen.- 10.4.1 Zur Modellierung von elektromechanischen Vorschubantriebssystemen.- 10.4.2 Ordnungsreduktion.- 10.4.3 Variation der Kugelgewindespindellagerung.- 10.4.4 Elektrische Vorschubantriebskonzepte — Kennlinienkorrektur.- 11 Literaturverzeichnis.