Dämpfungsoptimierung an Servoachsen mittels Gröbner-Basen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Für Drehzahlregelkreise an Servoachsen mit einer oder zwei dominanten Strukturelastizitäten konnten für fünf heute relevante Praxisfälle analytische Einstellregeln erarbeitet werden. Diese Einstellregeln können für die P/PI-Kaskadenregelung (Standardfall) und für verschiedene Zustandsreglerergänzungen (heute nur bei Werkzeugmaschinen verfügbar) eingesetzt werden. Die analytische Lösung der Problemstellungen 3. und 4. Ordnung gelang weitgehend, wohingegen für die Problemstellungen 5. und höherer Ordnung keine sinnvollen analytischen Einstellhinweise gefunden werden konnten. Es konnten aber vereinfachte numerische Lösungsalgorithmen zur Behandlung dieser Fälle angegeben werden. Hier wird man jedoch auch zukünftig auf die numerische Simulation bzw. die Einstellung am realen System angewiesen sein. Die Anwendung der Einstellregeln an Servoachsen für Werkzeugmaschinen wurde wie geplant beispielhaft bei einem Industriepartner umgesetzt. Hier konnte die Inbetriebnahme verschiedener Servoachsen wesentlich effizienter gestaltet werden, da mit den Einstellregeln hervorragende Anfangswerte vorhanden sind und so ausführliche Tests oder begleitende Simulationen weitgehend vermieden werden können. Als weiteres großes Anwendungsfeld für die Resultate dieses DFG-Projektes wurden die Klein- und Miniaturantriebe für allgemeine Automatisierungsanwendungen erschlossen. Zusammen mit einem weiteren Industriepartner werden zunächst die im Werkzeugmaschinenbau bereits üblichen Identifikationswerkzeuge und Zustandsreglerergänzungen adaptiert und im Rahmen eines vorwettbewerblichen Nachfolgeprojektes in eine weitgehend automatisierte Inbetriebnahmehilfe umgesetzt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- State Space Control Extension for Robot Manipulators by TCP Acceleration Feedback., The 12th Mechatronics Forum Biennial International Conference, 2010, Zürich, Schweiz, ISBN 978-3-033-02507-3
Gessner, M.; Preiser, C.; Weikert, S.; Zirn, O.
- Vibration Damping for Machine Tool Servo Drives by Load Acceleration Feedback. International Symposium on Industrial Electronics, IEEE 978-1-4244-6391-6/10, Bari, 4.-7.7.2010
Zirn, O.; Jaeger, C.
- Automatisierungstechnik im Maschineningenieurwesen. 1. Auflage, Papierflieger-Verlag, Clausthal, 2011, ISBN 978-3-86948-142-5, 610 Seiten
Zirn, O., Vetter, C., Sauermann, K.-H.
- Mobile Virtual Synchronous Machine for Vehicle-to-Grid Applications. Cuvillier Verlag Göttingen, Dissertation TU Clausthal, März 2012, ISBN 978-3-95404-064-3
Pelczar, C.
- Advanced Position Control für Servoachsen mit Flexibilitäten–Zustandsreglerergänzung. atp – Automatisierungstechnische Praxis, Hauptbeitrag edition 4/2014, S. 888-898, Oldenbourg Verlag, München
Zirn, O.; Katthän, L.; Kreutzer, M.
- Automatic commissioning of machine tool drives with flexible load and state space control extension . The 14th Mechatronics Forum Biennial International Conference, 2014, Karlstad University, Sweden, 16.- 18.6.2014
Zirn, O.; Katthän, L.; Welker, V.
- Automatic Servo Controller Commissioning using Gröbner Bases. Australian and New Zeeland Conference on Industrial and Applied Mathematics ANZIAM 2014, 2.-6.2.2014, Rotorua, NZ
Zirn, O.; Katthän, L.; Welker, V.
- Vibration damping and automatic comissioning of miniature servo drives with flexible load. IET/IEEE-Conference on Power Electronics, Machines and Drives PEMD 2014, Manchester, 8.-10.4.2014
Zirn, O.; Katthän, L.; Olbrich, M.; Freyhardt, S.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1049/cp.2014.0270)
