Regelungstechnische Verfahren zur aktiven Minderung von Rotorschwingungen:
Gespeichert in:
1. Verfasser: | |
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Format: | Abschlussarbeit Buch |
Sprache: | German |
Veröffentlicht: |
Aachen
Shaker
2015
|
Schriftenreihe: | Forschungsberichte mechatronische Systeme im Maschinenbau
|
Schlagworte: | |
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REGELUNGSTECHNISCHE VERFAHREN ZUR AKTIVEN MINDERUNG VON
ROTORSCHWINGUNGEN
INHALTSVERZEICHNIS
KURZFASSUNG I
INHALTSVERZEICHNIS II
BEZEICHNUNGEN V
NOMENKLATUR V
ABKUERZUNGEN
V
MATHEMATISCHE FUNKTIONEN
UND OPERATOREN VI
LATEINISCHE SYMBOLE UND
SKRIPTE VII
GRIECHISCHE SYMBOLE XV
1 EINLEITUNG 1
1.1 STAND DER
FORSCHUNG UND TECHNIK 2
1.1.1 AKTIVE UND SEMIAKTIVE KOMPONENTEN ZUR BEEINFLUSSUNG VON
ROTORSCHWINGUNGEN 2
1.1.2 REGELUNGSTECHNISCHE VERFAHREN ZUR AKTIVEN MINDERUNG VON
ROTORSCHWINGUNGEN 3
1.2 ZIELE UND INHALT DER
VORLIEGENDEN ARBEIT 11
2 GRUNDLAGEN 13
2.1 ROTORDYNAMIK 13
2.1.1 DIFFERENTIALGLEICHUNG FUER DIE BIEGESCHWINGUNGEN EINES ROTORS 14
2.1.2 GYROSKOPISCHER EFFEKT 16
2.1.3 NICHT DREHZAHLSYNCHRONE ROTORSCHWINGUNGEN 18
2.2 MODELLBILDUNG UND -ABGLEICH
FUER MECHANISCHE SYSTEME 19
2.3 PIEZOELEKTRISCHE STAPELAKTOREN 20
2.3.1 LINEARE BESCHREIBUNGSWEISE 21
2.3.2 NICHTLINEARE BESCHREIBUNGSWEISE 22
2.4 REGELUNGSTECHNIK 25
2.4.1 ABTASTRATE UND ANALOGE FILTER 25
2.4.2 SYSTEMBESCHREIBUNGEN 26
2.4.3 REGELUNGEN 27
2.4.4 STOERGROESSENAUFSCHALTUNGEN 38
2.5 GENETISCHER OPTIMIERUNGSALGORITHMUS 46
3 ROTORPRUEFSTAENDE 49
3.1 VERSUCHSROTOR 49
3.2 TRIEBWERKSROTOR 53
3.3 FAZIT 58
II
HTTP://D-NB.INFO/1069501158
REGELUNGSTECHNISCHE VERFAHREN ZUR AKTIVEN MINDERUNG VON
ROTORSCHWINGUNGEN
4 MODELLBILDUNG 59
4.1 PIEZOELEKTRISCHE AKTOREN 59
4.1.1 LINEARES STAPELAKTORMODELL ZUR REGLERBERECHNUNG 60
4.1.2 NICHTLINEARES AKTORMODELL ZUR REGLERVALIDIERUNG 60
4.2 MECHANIK 61
4.2.1 ERREGUNG DURCH SCHLAG UND UNWUCHT 61
4.2.2 SYSTEMMATRIZEN 63
4.3 WEITERE KOMPONENTEN
UND EFFEKTE IM SIGNALFLUSS 74
4.3.1 LEISTUNGSVERSTAERKERMODELL 74
4.3.2 ZEITKONTINUIERLICHE APPROXIMATION DER EFFEKTE DER DISKRETEN
SIGNALVERARBEITUNG
75
4.3.3 FILTER
77
4.3.4 REDUKTION DES MODELB DER ZU VERZOEGERUNGEN FUEHRENDEN KOMPONENTEN
77
4.4 GESAMTMODELL 78
4.5 MODELLABGLEICH UND
-VALIDIERUNG ' 79
4.5.1 VERSUCHSROTORPRUEFSTAND 79
4.5.2 TRIEBWERKSROTORPRUEFSTAND 81
4.5.3 BEWERTUNG DER MODELLQUALITAET 89
5 ENTWURFSMETHODEN FUER REGELUNGSTECHNISCHE VERFAHREN ZUR AKTIVEN
MINDERUNG VON ROTORSCHWINGUNGEN 90
5.1 REGELUNGSTECHNISCHE BESONDERHEITEN
VON ROTORSYSTEMEN 90
5.1.1 DREHZAHLABHAENGIGES EIGENVERHALTEN AUFGRUND DER GYROSKOPIE 90
5.1.2 ERREGUNG DURCH SCHLAG UND UNWUCHT 93
5.1.3 BERUECKSICHTIGUNG DER DREHZAHLABHAENGIGKEIT IM ENTWURF. 94
5.2 REGELUNGEN 95
5.2.1 PDT,-REGELUNG 95
5.2.2 LQG-ZUSTANDSREGELUNGEN
96
5.2.3 K ^-ENTWURF FUER ROTORSYSTEME 99
5.3
STOERGROESSENAUFSCHALTUNG UNTER VERWENDUNG DES
FXLMS
-ALGORITHMUS
104
5.3.1 VERWENDETER ALGORITHMUS 105
5.3.2 HYBRIDE REGELUNG 106
5.3.3 SEKUNDAERSTRECKENMODELLIERUNG 108
5.4 FAZIT 109
REGELUNGSTECHNISCHE VERFAHREN ZUR AKTIVEN MINDERUNG VON
ROTORSCHWINGUNGEN
6 BEWERTUNG UND EINSATZ DER VERFAHREN ZUR AKTIVEN MINDERUNG VON
ROTORSCHWINGUNGEN 110
6.1 VERGLEICHENDE BEWERTUNG
DER VERFAHREN
ZUR AKTIVEN
MINDERUNG VON
ROTORSCHWINGUNGEN 110
6.1.1 BEWERTUNG DER REGELGUETE IN DIESER ARBEIT 110
6.1.2 OPTIMALE REGELGUETE DER EINZELNEN VERFAHREN 114
6.1.3 BETRACHTUNGEN ZUM MANUELLEN ENTWURF. 137
6.1.4 EIGENSCHAFTEN DER VERFAHREN 147
6.1.5 VORHERSAGEGENAUIGKEIT UND NICHTLINEARE SIMULATION 155
6.1.6 LEISTUNGSBETRACHTUNGEN 159
6.2 APPLIKATION AUF EIN
ANWENDUNGSNAHES BEISPIEL 161
6.2.1 AUSWAHL DER SENSORIK FUER DIE REGLERIMPLEMENTIERUNG 162
6.2.2 AUSWAHL DES REGELUNGSTECHNISCHEN VERFAHRENS 162
6.2.3 K "-ENTWURF FUER DEN TRIEBWERKSROTOR 163
6.2.4 REGELGUETE UND VORHERSAGEGENAUIGKEIT 164
6.2.5 LEISTUNGSBEDARF 168
6.2.6 FAZIT 168
7 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 170
A. ANHANG I
A.L HERLEITUNG
DER GLEICHUNG ZUR
BESTIMMUNG DER
UEBER EINE
UMDREHUNG GEMITTELTEN
POTENTIELLEN ENERGIE AUS
DEN KOMPLEXEN
AMPLITUDEN I
A.2
GRENZEN FUER DIE ENTWURFSPARAMETER DER
RUECKFUEHRUNGEN FUER
DIE OPTIMIERUNG
N
LITERATURVERZEICHNIS III
VERZEICHNIS EIGENER VEROEFFENTLICHUNGEN XIV
VERZEICHNIS DER IM RAHMEN DIESER ARBEIT BETREUTEN STUDENTISCHEN
ARBEITENXVI
IV |
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