Digitale Zustandsregelung elektrischer Vorschubantriebe auf der Basis ordnungsreduzierter Hybridmodelle:
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51 |
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INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
1.1 STAND DER TECHNIK . 1
1.2 ABLEITUNG DER AUFGABENSTELLUNG. 4
2 BESCHREIBUNG DES VERSUCHSSTANDES 6
2.1 MESSTECHNIK ZUR ERFASSUNG DER SYSTEMZUSTAENDE. 8
2.1.1 MESSTECHNIK ZUR ERFASSUNG DER ELEKTRISCHEN SYSTEMGROESSEN
ANKERSTROM UND MOTORDREHZAHL. 9
2.1.2 LASERINTERFEROMETRIE ZUR ERFASSUNG DER SCHLITTENPOSITION . . . 10
2.2 ELEKTRISCHE ANTRIEBSKONZEPTE. 12
2.3 DATENVERARBEITUNG. 13
2.3.1 TRANSPUTERKARTE. 13
2.3.2 OCCAM-SOFTWAREENTWICKLUNG. 14
2.3.3 HARDWAREARCHITEKTUR UND INTERNE SIGNALSTRUKTUR. 14
3 MODELLBILDUNG ELEKTROMECHANISCHER HYBRIDSYSTEME 18
3.1 GLEICHSTROMMOTOR MIT STARR GEKOPPELTER MECHANIK (ML). 19
3.1.1 FORMULIERUNG DER BEWEGUNGSGLEICHUNG VON ANTRIEBSSTRAENGEN 24
3.2 GLEICHSTROMMOTOR MIT EINER ELASTISCH GEKOPPELTEN MASSE (M2) . 25
3.3 LAGRANGE-MODELL 43. ORDNUNG (M3). 30
3.3.1 EIGENSCHAFTEN DES MECHANISCHEN ERSATZMODELLS. 31
3.3.2 FORMULIERUNG DER BEWEGUNGSGLEICHUNGEN FUER DAS LAGRANGE-
MODELL 43. ORDNUNG .33
3.3.3 BERUECKSICHTIGUNG DER DAEMPFUNG. 37
3.3.4 ZUSAMMENFASSUNG DER MODELLEIGENSCHAFTEN. 38
3.3.5 PRAKTISCHE ERFAHRUNG. 38
3.4 FE-MODELL 505. ORDNUNG (M4). 39
3.4.1 AUFBAU DER SYSTEMMATRIX
A
IM ZUSTANDSRAUM.44
3.4.2 BERUECKSICHTIGUNG DER DAEMPFUNG.45
3.5 ALLGEMEINES FE-MODELL (M5).45
I
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN
HTTP://D-NB.INFO/920866107
II
_ INHALTSVERZEICHNIS
4 EXPERIMENTELLE VERIFIKATION DER MODELLE 49
4.1 ERGEBNISSE DER MODALANALYSE.49
4.2 VERGLEICH VON EXPERIMENT UND RECHNUNG.53
5 ORDNUNGSREDUKTION 58
5.1 ENTWICKLUNG DER GRUNDIDEE . 58
5.2 AUSWAHL EINES GEEIGNETEN REDUKTIONSVERFAHRENS.59
5.3 DEFINITION DER MASSZAHLEN BEIM ORDNUNGSREDUKTIONSVERFAHREN VON
LLTZ.61
5.4 ERGEBNISSE DER ORDNUNGSREDUKTION .62
5.4.1 ORDNUNGSREDUKTION DER FE-STRUKTUR (M4); MECHANISCHES
MODELL.63
5.4.2 ORDNUNGSREDUKTION DES ELEKTROMECHANISCHEN HYBRIDMODELLS
M4.68
5.4.3 ZUSAMMENFASSUNG. 73
5.4.4 PROBLEMATIK DES VERFAHRENS DER MODALEN ORDNUNGSREDUKTION 74
6 DIGITALE ZUSTANDSREGELUNG HYBRIDER SYSTEME 76
6.1 ENTWURF VON ZUSTANDSREGLERN IM ZEITBEREICH.76
6.1.1 THEORIE DER ZUSTANDSBEOBACHTUNG IM ZEITBEREICH.78
6.1.1.1 BEOBACHTER REDUZIERTER ORDNUNG. 78
6.1.1.2 BEOBACHTER FUER LINEARE FUNKTIONALE.80
6.1.2 BEOBACHTER IM REGELKREIS.80
6.1.3 AUSWAHL EINER GEEIGNETEN BEOBACHTERSTRUKTUR IM ZEITBEREICH 81
6.1.4 BERUECKSICHTIGUNG VON STOERGROESSEN.81
T
6.1.5 ZUSTANDSREGELUNG MIT INTEGRALER AUSGANGSRUECKFUEHRUNG
. 82
6.1.6 VERFAHREN ZUM FESTLEGEN DER REGELKREISDYNAMIK.83
6.1.6.1 POLVORGABE.83
6.1.6.2 OPTIMALER ZUSTANDSREGLER (RICCATI-REGLER).84
6.1.7 OPTIMALER ZUSTANDSREGLER MIT VORGEGEBENEM STABILITAETSGRAD 85
6.2 FREQUENZBEREICHSENTWURF VON ZUSTANDSREGLERN MIT INTEGRALANTEIL . .
85
7 BERUECKSICHTIGUNG PRAKTISCHER RANDBEDINGUNGEN 89
7.1 DISKRETE STRECKENBESCHREIBUNG.89
7.2 WAHL DER ABTASTZEIT .90
7.3 QUANTISIERUNGSEFFEKTE.91
7.4 ANPASSUNG DER MOTORKENNLINIEN.91
7.5 PROGRAMMSTRUKTUR. 94
INHALTSVERZEICHNIS
III
8 DIGITALE SIMULATION 100
9 EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE 105
9.1 VORSCHUBANTRIEB MIT ANGESTELLTER SPINDELLAGERUNG.105
9.1.1 RICCATI-REGLER MIT STABILITAETSVORGABE.106
9.1.2 VERGLEICH DER REGELUNGSENTWUERFE IM ZEITBEREICH UND FRE
QUENZBEREICH .107
9.1.2.1 BEOBACHTER FUER LINEARE FUNKTIONALE.107
9.1.2.2 REDUZIERTER BEOBACHTER.112
9.1.3 VARIATION DES STRECKENMODELLS.115
9.1.4 VARIATION DER DAEMPFUNG IM FE-MODELL M4.116
9.1.5 VARIATION DES ANTRIEBSKONZEPTS: BUERSTENLOSER GLEICHSTROM
MOTOR - KONVENTIONELLER GLEICHSTROMMOTOR .119
9.2 VORSCHUBANTRIEB MIT FEST-LOSLAGERUNG.122
9.3 VARIATION DER STRUKTUR DER ZUSTANDSREGELUNG - NICHTLINEARE
REGELUNGL26
10 ZUSAMMENFASSUNG 131
10.1 HARDWARE.131
10.2 ERFASSUNG DER SCHLITTENPOSITION.132
10.3 REGELUNGSTECHNISCHE AUSSAGEN.132
10.3.1 DIGITALE ZUSTANDSREGELUNG - DIGITALE SIMULATION.132
10.3.2 NICHTLINEARE REGELUNG .135
10.4 MASCHINENBAUSPEZIFISCHE AUSSAGEN .136
10.4.1 ZUR MODELLIERUNG VON ELEKTROMECHANISCHEN VORSCHUBAN
TRIEBSSYSTEMEN .136
10.4.2 ORDNUNGSREDUKTION .139
10.4.3 VARIATION DER KUGELGEWINDESPINDELLAGERUNG.140
10.4.4 ELEKTRISCHE VORSCHUBANTRIEBSKONZEPTE - KENNLINIENKORREKTUR 141
11 LITERATURVERZEICHNIS
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