Regelung elastisch gekoppelter Mehrmassensysteme
Zusammenfassung
Kurzzusammenfassung:
Elastisch gekoppelte Mehrmassensysteme bilden einen häufig vorkommenden Anwendungsfall. Ungenau bekannte Parameter und Einflüsse erschweren die Regelung. Daher sind robuste Regler erforderlich. Diese Regler sollten jedoch möglichst einfach gehalten werden, um den Entwurf zu vereinfachen und den Rechenaufwand zu minimieren. Stark wechselnde Torsionsbelastungen können zudem die Lebensdauer dieser Systeme wesentlich beeinträchtigen. In dieser Arbeit werden daher zum einen auf Basis reduzierter Ersatzsysteme entworfene H -optimale Zustandsregler und Verfahren untersucht. Zum anderen wird ein belastungsreduzierender Drehmomentenregler mit adaptiver Begrenzung vorgestellt, der es erlaubt, die auftretenden Torsions- bzw. Stoßbelastungen wesentlich zu verringern.
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Schlagworte
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- I–X
- 1–1 Einleitung 1–1
- 2–5 1 Problemstellung und Stand der Forschung 2–5
- 6–12 2 Modellbildung für die robuste Regelung 6–12
- 2.1 Reibung
- 2.2 Lose
- 2.3 Struktur des Mehrmassensystems
- 13–31 3 Robuste Regelung 13–31
- 3.1 Grundsätzliche Forderungen an eine Regelung
- 3.2 Beschreibung der Modellunsicherheiten
- 3.3 Robustheitskriterien
- 3.4 Frequenzabhängige Formulierung der Forderungen an die Regelung
- 3.5 Mixed-Sensitivity Ansatz
- 3.6 H∞-Reglerentwurf
- 3.7 Reglerberechnung
- 3.8 Eliminierung des internen Zustandsbeobachters
- 32–50 4 Modellbildung für den H∞-Reglerentwurf 32–50
- 4.1 Vollständiges, lineares Steckenmodell
- 4.2 Reduziertes Entwurfsmodell
- 4.3 Simulation zum Modellvergleich
- 51–86 5 Versuchsergebnisse mit der H∞-Regelung am Prüfstand 51–86
- 5.1 Beschreibung des Prüfstands
- 5.2 H∞-Regler mit direkter Zustandsrückführung
- 5.3 H∞-Regler mit zusätzlichem Beobachter
- 87–101 6 Simulationsergebnisse der Regelung an einem Fünfmassensystem 87–101
- 6.1 H∞-Regler mit direkter Zustandsrückführung
- 6.2 H∞-Regler mit zusätzlichem Beobachter
- 102–112 7 Reibungskompensation für die robuste Regelung niedriger Ordnung von Mehrmassensystemen 102–112
- 7.1 Modellierung der Reibung
- 7.2 Prinzip der verwendeten Reibungskompensation
- 7.3 H-Regler mit Reibungskompensation
- 7.4 H-Regler mit weiter vereinfachter Reibungskompensation
- 7.5 H∞-Regelung mit Beschleunigungsmessung für die Reibungskompensation
- 113–125 8 H∞-optimale robuste PI-Kaskadenregelung 113–125
- 8.1 Genetische Algorithmen
- 8.2 Differentielle Evolution
- 8.3 Partikelschwarmoptimierung
- 126–127 9 Übersicht über die bisher erzielten Ergebnisse 126–127
- 128–130 10 Modellbildung für die belastungs- reduzierende Regelung 128–130
- 131–147 11 Reglerentwurf 131–147
- 11.1 Ruckregelung
- 11.2 Berücksichtigung der Stellgrößenbeschränkung
- 11.3 Simulationsergebnisse
- 11.4 Experimentelle Ergebnisse am Prüfstand
- 148–158 12 Regelung mit Beobachter 148–158
- 12.1 Simulationsergebnisse der Regelung mit Beobachter
- 12.2 Versuchsergebnisse am Prüfstand
- 159–166 13 Anwendung der Regelung bei Windenergieanlagen 159–166
- 13.1 Beschreibung des Prüfstands
- 13.2 Beobachter für das Torsionsmoment auf Basis eines Einmassensystems
- 13.3 Experimentelle Ergebnisse
- 167–169 14 Zusammenfassung und Ausblick 167–169
- 170–177 15 Literaturverzeichnis 170–177
