Automatisierte Reglerinbetriebnahme für elektrische Antriebe mit schwingungsfähiger Mechanik:
Gespeichert in:
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| Format: | Hochschulschrift/Dissertation Buch |
| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
Aachen
Shaker
2003
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| Schriftenreihe: | Berichte aus der Steuerungs- und Regelungstechnik
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|---|---|
| adam_text | Titel: Automatisierte Reglerinbetriebnahme für elektrische Antriebe mit schwingungsfähiger Mechanik
Autor: Schütte, Frank
Jahr: 2003
Inhaltsverzeichnis
Abkürzungen und Formelzeichen iv
1 Einleitung .1
2 Gesamtsystem zur automatisierten Inbetriebnahme 3
3 Identifikation der Mechanik 8
3.1 Mathematische Beschreibung der Regelstrecke 9
3.1.1 Stromgeregelter Antrieb 9
3.1.2 Mechanik 13
3.2 Anforderungen an die Parameteridentifikation 20
3.3 Sequentielle Identifikation wesentlicher Parameter und Kennlinien 22
3.4 Frequenzganganalyse 30
3.4.1 Spektralanalyse zur Bestimmung des Frequenzgangs 30
3.4.2 Bestimmung der Parameter eines Zweimassensystems 36
3.4.3 Bestimmung der Parameter eines Dreimassensystems 39
3.4.4 Experimentelle Ergebnisse 40
4 Systematische Analyse verschiedener Drehzahlregler 43
4.1 Konzept zur automatisierten Reglerauswahl 44
4.2 Kriterien zur Beurteilung der Regelgüte 48
4.2.1 Robustheit 48
4.2.1.1 Modifiziertes ITAE-Kriterium 49
4.2.1.2 T-Stabilität, Verschiebung dominanter Pole 53
4.2.2 Zusammenstellung aller Kriterien 54
5 Ausgewählte Reglerstrukturen 57
5.1 Anforderungen an die Regeleinrichtung 57
5.2 P-Regler mit Drehzahldifferenzaufschaltung 60
5.2.1 Reglerstruktur PDD 61
5.2.2 Nachbildung des Stromregelkreises unter Beachtung der Totzeit 63
5.2.3 Analyse verschiedener Störgrößenbeobachter 64
5.2.4 Erweiterung zum lagegeregelten System 69
5.2.4.1 Dimensionierung des Lagereglers 69
5.2.4.2 Sollprofile 70
5.2.4.3 Vorsteuerung 71
5.2.5 Messergebnisse 73
5.2.6 Aktive Schwingungsdämpfung trotz Stellgrößenbegrenzung 77
5.2.7 Einsatz eines Sperrfilters 78
5.3 PI-Regler mit Teilsystembeobachter 80
5.3.1 Reglerstrukturen PIODD und PIMDD 80
5.3.2 Teilsystembeobachter und Zustandsvariablenfilter 81
5.3.3 Messergebnisse PIMDD 84
5.4 Referenzmodellregelung 86
5.4.1 Reglerstruktur RMODR 86
5.4.2 Messergebnisse 89
5.5 Vollständiger Pl-Zustandsregler 91
5.5.1 Reglerstruktur SSPI 91
5.5.2 Messergebnisse 93
5.6 Einflüsse der Nichtlinearitäten Lose und Reibung 95
5.7 Vergleich der Reglerstrukturen 104
6 Automatisierte Reglerauswahl 107
6.1 Bestimmung der Zeitkonstanten von
Filter und Beobachter 110
6.2 Bestimmung der einzelnen Eignungszahlen 112
6.2.1 Gewichtung der Attribute - Einstellung
der applikationsspezifischen Anforderungen 115
6.2.2 Berücksichtigung der Nichtlinearitäten 116
6.2.2.1 Eignung bezüglich Lose 1)7
6.2.2.1 Eignung bezüglich Reibung 118
6.3 Exemplarische Anwendung 120
6.3.1 Schwach gedämpfte Mechanik mit Lose und/oder Reibung 121
6.3.2 Globale Auswertung in der ft-V,-Ebene 132
6.4 Optimierung der Regelung 135
7 Reglerauswahl für eine Mechanik mit variablen Parametern 137
7.1 Identifikation 138
7.2 Reglerauswahl 140
7.3 Vergleich zwischen robustem und adaptivem Regler 143
7.3.1 Online-Identifikation des Summenträgheitsmoments
mittels Erweitertem Kaiman-Filter 144
7.3.2 Vergleich der Regler 147
8 Zusammenfassung 151
Anhang A Modellbildung, Identifikation 153
Anhang B Reglerentwurf, Reglerparameter 163
Anhang C Generische Ermittlung der Kennfelder 174
Anhang D Antriebsstände 176
Literatur 180
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