Modellierung und Regelung von dielektrischen Mehrschicht-Elastomerwandlern:
Saved in:
| Main Author: | |
|---|---|
| Format: | Thesis Book |
| Language: | German |
| Published: |
Berlin
Universitätsverlag der TU Berlin
2020
|
| Series: | Advances in mechatronic systems
1 |
| Subjects: | |
| Online Access: | Volltext Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | 296 Seiten Illustrationen, Diagramme 24 cm x 17 cm, 805 g |
| ISBN: | 9783798331815 3798331812 |
| DOI: | 10.14279/depositonce-10619 |
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|---|---|
| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
SYMBOLVERZEICHNIS
.........................................................................................
17
1
EINLEITUNG
23
1.1
MOTIVATION
UND
LOESUNGSANSATZ
..........................................................
24
1.2
GLIEDERUNG
DER
ARBEIT
..........................................................................
25
2
STAND
DER
WISSENSCHAFT
UND
TECHNIK
27
2.1
ELEKTROAKTIVE
POLYMERE
.......................................................................
27
2.1.1
DIELEKTRISCHE
ELASTOMERE
..........................................................
28
2.1.2
BAUFORMEN
VON
DE-WANDLERN
.................................................
34
2.2
ELEKTRISCHE
ANSTEUERUNG
FUER
DE-WANDLER
..........................................
39
2.3
MODELLIERUNG
UND
REGELUNG
VON
DE-WANDLERN
..................................
47
2.3.1
MODELLIERUNG
DES
ELEKTROMECHANISCH
GEKOPPELTEN
WANDLER
VERHALTENS
......................................................................
47
2.3.2
REGELUNGSKONZEPTE
FUER
DE-WANDLER
.....................................
52
2.4
ZUSTANDSSCHAETZER
UND
PARAMETERIDENTIFIKATIONSVERFAHREN
...............
57
2.4.1
ERWEITERTES
KALMAN-FILTER
ZUR
ZUSTANDS-,
STOERGROESSEN-
UND
PARAMETERSCHAETZUNG
.................................................................
57
2.4.2
PARAMETERIDENTIFIKATION
IM
ZEITBEREICH
..................................
61
2.5
GLEITZUSTANDSREGELUNGEN
.......................................................................
62
2.5.1
ENTWURF
DER
GLEITPHASE
..........................................................
64
2.5.2
NACHWEIS
DER
ERREICHBARKEIT
....................................................
66
2.5.3
ERWEITERUNG
DER
REGLERFUNKTION
ZUR
REDUKTION
DER
SCHALT
HAEUFIGKEIT
......................................................................
67
2.6
BEITRAG
DER
VORLIEGENDEN
ARBEIT
..........................................................
68
3
DE-MEHRSCHICHTWANDLER
MIT
BIDIREKTIONALER
ANSTEUERUNG
71
3.1
DIELEKTRISCHER
MEHRSCHICHT-ELASTOMERWANDLER
..................................
71
3.1.1
AUFBAU
DES
DE-STAPELWANDLERS
..............................................
71
3.1.2
AUTOMATISIERTE
HERSTELLUNG
DER
DE-STAPELWANDLER
..............
72
3.1.3
STATISCHES
WANDLERVERHALTEN
....................................................
74
3.2
BIDIREKTIONALER
SPERRWANDLER
.............................................................
76
3.2.1
SENSORLOSE
BCM-STROMEGELUNG
..............................................
76
3.2.2
PROTOTYP
DES
BIDIREKTIONALEN
SPERRWANDLERS
.........................
80
3.2.3
MODIFIKATION
DES
SPERRWANDLERS
ZUR
VERSORGUNG
VON
DE-
WANDLERN
MIT
GROSSEM
ELEKTRODENWIDERSTAND
.....................
87
3.3
VERSUCHSSTAND
ZUR
CHARAKTERISIERUNG
UND
VALIDIERUNG
..................
90
14
INHALTSVERZEICHNIS
4
MODELLIERUNG
UND
ANALYSE
VON
DE-WANDLERN
93
4.1
GANZHEITLICHES
MODELL
DES
DE-WANDLERS
...........................................
93
4.1.1
MECHANISCHES
TEILMODELL
...........................................................
93
4.1.2
ELEKTRISCHES
TEILMODELL
..............................................................
99
4.1.3
GEKOPPELTES
GESAMTMODELL
........................................................
102
4.2
PARAMETRIERUNG
UND
VALIDIERUNG
........................................................
104
4.2.1
PARAMETRIERUNG
DER
MECHANISCHEN
EIGENSCHAFTEN
....................
104
4.2.2
PARAMETRIERUNG
DER
ELEKTRISCHEN
EIGENSCHAFTEN
.......................
113
4.2.3
MODELLVALIDIERUNG
....................................................................
126
4.3
BETRACHTUNG
DER
ELEKTROMECHANISCHEN
ENERGIEWANDLUNG
....................
132
4.3.1
ZUSAMMENSETZUNG
DER
GESAMTENERGIE
IM
DE-WANDLER
.
.
.
133
4.3.2
ANALYSE
DER
ARBEITSPUNKTABHAENGIGEN
GESAMTENERGIE
....
136
4.3.3
UNTERSUCHUNG
VON
KOPPLUNGSFAKTOREN
ZUR
OPTIMIERTEN
WAND
LERAUSLEGUNG
...................................................................
139
4.3.4
ELEKTROMECHANISCHE
INSTABILITAET
..................................................
145
4.3.5
EXPERIMENTELLE
UNTERSUCHUNG
DER
ELEKTROMECHANISCHEN
ENER
GIEWANDLUNG
.......................................................................
147
5
MODELLBASIERTE
ZUSTANDS-
UND
STOERGROESSENSCHAETZUNG
151
5.1
SENSORBASIERTE
ZUSTANDS-
UND
STOERGROESSENSCHAETZUNG
.............................
153
5.1.1
MODELLBASIERTER
ENTWURF
DAS
SCHAETZERS
......................................
156
5.2
ZWEISTUFIGE
SELBSTSENSIERENDE
ZUSTANDS-
UND
STOERSCHAETZUNG
............
158
5.2.1
PARAMETERIDENTIFIKATIONSVERFAHREN
IM
FREQUENZBEREICH
...
160
5.2.2
RELS-VERFAHREN
MIT
VARIABLEM
VERGESSENSFAKTOR
....................
162
5.2.3
EKF-BASIERTE
PARAMETERIDENTIFIKATION
......................................
163
5.2.4
VERGLEICH
UND
BEWERTUNG
DER
ANSAETZE
......................................
166
5.3
EINSTUFIGE
SELBSTSENSIERENDE
SCHAETZUNG
MIT
EKF
................................
168
5.3.1
MODELLBASIERTER
ENTWURF
DES
SCHAETZERS
......................................
169
5.4
ERPROBUNG
UND
VERGLEICH
DER
SCHAETZVERFAHREN
MIT
EKF
....................
172
5.4.1
EKF-BASIERTE
SCHAETZERGEBNISSE
BEI
VERSORGUNG
DES
DE-
WANDLERS
MIT
EINEM
LINEARVERSTAERKER
.........................................
173
5.4.2
SIGNALKONDITIONIERUNG
FUER
DISKONTINUIERLICHE
MESSGROESSEN
MIT
OBERSCHWINGUNGSANTEILEN
............................................................
183
5.4.3
EKF-BASIERTE
SCHAETZERGEBNISSE
BEI
VERSORGUNG
DES
DE-
WANDLERS
MIT
BIDIREKTIONALEM
SPERRWANDLER
.............................
186
5.4.4
BEWERTUNG
DER
ENTWORFENEN
SCHAETZER
MIT
EKF
.......................
191
6
REGELUNGSKONZEPTE
FUER
DE-AKTOREN
193
6.1
MODELLBASIERTER
ENTWURF
DER
GLEITZUSTANDSREGELUNG
.............................
194
6.1.1
SOLLWERTVORGABE
FUER
DIE
POSITIONSREGELUNG
................................
195
6.1.2
SOLLWERTVORGABE
FUER
DIE
UNIVERSELLE
ENERGIEREGELUNG
............
196
6.1.3
MODELLTRANSFORMATION
.................................................................
198
6.1.4
ENTWURF
DER
GLEITPHASE
...............................................................
201
6.1.5
NACHWEIS
DER
ERREICHBARKEIT
........................................................
203
6.2
ERWEITERUNG
UND
ADAPTIERUNG
DER
REGELUNGEN
......................................
211
6.2.1
BERUECKSICHTIGUNG
DER
STELLGROESSENBEGRENZUNG
.............................
212
6.2.2
REDUKTION
DER
SCHALTHAEUFIGKEIT
..................................................
213
INHALTSVERZEICHNIS
15
6.2.3
ARBEITSPUNKTADAPTIERUNG
DER
UNTERLAGERTEN
BCM-REGELUNG
214
6.3
VALIDIERUNG
UND
VERGLEICH
DER
REGELUNGEN
............................................
216
6.3.1
SENSORBASIERTE
UND
SELBSTSENSIERENDE
POSITIONSREGELUNG
...
217
6.3.2
SENSORBASIERTE
UND
SELBSTSENSIERENDE
ENERGIEREGELUNG
....
226
6.3.3
BEWERTUNG
DER
SENSORBASIERTEN
UND
SELBSTSENSIERENDEN
RE
GELUNG
.............................................................................................
235
7
DISKUSSION
UND
AUSBLICK
237
A
SCHALTPLAN
DES
BIDIREKTIONALEN
SPERRWANDLERS
241
B
AKTIVE
ENTLADESCHALTUNGEN
FUER
ANSTEUERELEKTRONIKEN
243
C
HERLEITUNG
DES
ELEKTRISCHEN
NETZWERKMODELLS
249
D
NACHWEIS
DER
BEOBACHTBARKEIT
FUER
DIE
SCHAETZER
263
E
TRANSFORMATION
DER
SYSTEMGLEICHUNGEN
IN
RNF
271
LITERATURVERZEICHNIS
277
EIGENE
VEROEFFENTLICHUNGEN
290
BETREUTE
STUDENTISCHE
ARBEITEN
294
|
| adam_txt |
INHALTSVERZEICHNIS
SYMBOLVERZEICHNIS
.
17
1
EINLEITUNG
23
1.1
MOTIVATION
UND
LOESUNGSANSATZ
.
24
1.2
GLIEDERUNG
DER
ARBEIT
.
25
2
STAND
DER
WISSENSCHAFT
UND
TECHNIK
27
2.1
ELEKTROAKTIVE
POLYMERE
.
27
2.1.1
DIELEKTRISCHE
ELASTOMERE
.
28
2.1.2
BAUFORMEN
VON
DE-WANDLERN
.
34
2.2
ELEKTRISCHE
ANSTEUERUNG
FUER
DE-WANDLER
.
39
2.3
MODELLIERUNG
UND
REGELUNG
VON
DE-WANDLERN
.
47
2.3.1
MODELLIERUNG
DES
ELEKTROMECHANISCH
GEKOPPELTEN
WANDLER
VERHALTENS
.
47
2.3.2
REGELUNGSKONZEPTE
FUER
DE-WANDLER
.
52
2.4
ZUSTANDSSCHAETZER
UND
PARAMETERIDENTIFIKATIONSVERFAHREN
.
57
2.4.1
ERWEITERTES
KALMAN-FILTER
ZUR
ZUSTANDS-,
STOERGROESSEN-
UND
PARAMETERSCHAETZUNG
.
57
2.4.2
PARAMETERIDENTIFIKATION
IM
ZEITBEREICH
.
61
2.5
GLEITZUSTANDSREGELUNGEN
.
62
2.5.1
ENTWURF
DER
GLEITPHASE
.
64
2.5.2
NACHWEIS
DER
ERREICHBARKEIT
.
66
2.5.3
ERWEITERUNG
DER
REGLERFUNKTION
ZUR
REDUKTION
DER
SCHALT
HAEUFIGKEIT
.
67
2.6
BEITRAG
DER
VORLIEGENDEN
ARBEIT
.
68
3
DE-MEHRSCHICHTWANDLER
MIT
BIDIREKTIONALER
ANSTEUERUNG
71
3.1
DIELEKTRISCHER
MEHRSCHICHT-ELASTOMERWANDLER
.
71
3.1.1
AUFBAU
DES
DE-STAPELWANDLERS
.
71
3.1.2
AUTOMATISIERTE
HERSTELLUNG
DER
DE-STAPELWANDLER
.
72
3.1.3
STATISCHES
WANDLERVERHALTEN
.
74
3.2
BIDIREKTIONALER
SPERRWANDLER
.
76
3.2.1
SENSORLOSE
BCM-STROMEGELUNG
.
76
3.2.2
PROTOTYP
DES
BIDIREKTIONALEN
SPERRWANDLERS
.
80
3.2.3
MODIFIKATION
DES
SPERRWANDLERS
ZUR
VERSORGUNG
VON
DE-
WANDLERN
MIT
GROSSEM
ELEKTRODENWIDERSTAND
.
87
3.3
VERSUCHSSTAND
ZUR
CHARAKTERISIERUNG
UND
VALIDIERUNG
.
90
14
INHALTSVERZEICHNIS
4
MODELLIERUNG
UND
ANALYSE
VON
DE-WANDLERN
93
4.1
GANZHEITLICHES
MODELL
DES
DE-WANDLERS
.
93
4.1.1
MECHANISCHES
TEILMODELL
.
93
4.1.2
ELEKTRISCHES
TEILMODELL
.
99
4.1.3
GEKOPPELTES
GESAMTMODELL
.
102
4.2
PARAMETRIERUNG
UND
VALIDIERUNG
.
104
4.2.1
PARAMETRIERUNG
DER
MECHANISCHEN
EIGENSCHAFTEN
.
104
4.2.2
PARAMETRIERUNG
DER
ELEKTRISCHEN
EIGENSCHAFTEN
.
113
4.2.3
MODELLVALIDIERUNG
.
126
4.3
BETRACHTUNG
DER
ELEKTROMECHANISCHEN
ENERGIEWANDLUNG
.
132
4.3.1
ZUSAMMENSETZUNG
DER
GESAMTENERGIE
IM
DE-WANDLER
.
.
.
133
4.3.2
ANALYSE
DER
ARBEITSPUNKTABHAENGIGEN
GESAMTENERGIE
.
136
4.3.3
UNTERSUCHUNG
VON
KOPPLUNGSFAKTOREN
ZUR
OPTIMIERTEN
WAND
LERAUSLEGUNG
.
139
4.3.4
ELEKTROMECHANISCHE
INSTABILITAET
.
145
4.3.5
EXPERIMENTELLE
UNTERSUCHUNG
DER
ELEKTROMECHANISCHEN
ENER
GIEWANDLUNG
.
147
5
MODELLBASIERTE
ZUSTANDS-
UND
STOERGROESSENSCHAETZUNG
151
5.1
SENSORBASIERTE
ZUSTANDS-
UND
STOERGROESSENSCHAETZUNG
.
153
5.1.1
MODELLBASIERTER
ENTWURF
DAS
SCHAETZERS
.
156
5.2
ZWEISTUFIGE
SELBSTSENSIERENDE
ZUSTANDS-
UND
STOERSCHAETZUNG
.
158
5.2.1
PARAMETERIDENTIFIKATIONSVERFAHREN
IM
FREQUENZBEREICH
.
160
5.2.2
RELS-VERFAHREN
MIT
VARIABLEM
VERGESSENSFAKTOR
.
162
5.2.3
EKF-BASIERTE
PARAMETERIDENTIFIKATION
.
163
5.2.4
VERGLEICH
UND
BEWERTUNG
DER
ANSAETZE
.
166
5.3
EINSTUFIGE
SELBSTSENSIERENDE
SCHAETZUNG
MIT
EKF
.
168
5.3.1
MODELLBASIERTER
ENTWURF
DES
SCHAETZERS
.
169
5.4
ERPROBUNG
UND
VERGLEICH
DER
SCHAETZVERFAHREN
MIT
EKF
.
172
5.4.1
EKF-BASIERTE
SCHAETZERGEBNISSE
BEI
VERSORGUNG
DES
DE-
WANDLERS
MIT
EINEM
LINEARVERSTAERKER
.
173
5.4.2
SIGNALKONDITIONIERUNG
FUER
DISKONTINUIERLICHE
MESSGROESSEN
MIT
OBERSCHWINGUNGSANTEILEN
.
183
5.4.3
EKF-BASIERTE
SCHAETZERGEBNISSE
BEI
VERSORGUNG
DES
DE-
WANDLERS
MIT
BIDIREKTIONALEM
SPERRWANDLER
.
186
5.4.4
BEWERTUNG
DER
ENTWORFENEN
SCHAETZER
MIT
EKF
.
191
6
REGELUNGSKONZEPTE
FUER
DE-AKTOREN
193
6.1
MODELLBASIERTER
ENTWURF
DER
GLEITZUSTANDSREGELUNG
.
194
6.1.1
SOLLWERTVORGABE
FUER
DIE
POSITIONSREGELUNG
.
195
6.1.2
SOLLWERTVORGABE
FUER
DIE
UNIVERSELLE
ENERGIEREGELUNG
.
196
6.1.3
MODELLTRANSFORMATION
.
198
6.1.4
ENTWURF
DER
GLEITPHASE
.
201
6.1.5
NACHWEIS
DER
ERREICHBARKEIT
.
203
6.2
ERWEITERUNG
UND
ADAPTIERUNG
DER
REGELUNGEN
.
211
6.2.1
BERUECKSICHTIGUNG
DER
STELLGROESSENBEGRENZUNG
.
212
6.2.2
REDUKTION
DER
SCHALTHAEUFIGKEIT
.
213
INHALTSVERZEICHNIS
15
6.2.3
ARBEITSPUNKTADAPTIERUNG
DER
UNTERLAGERTEN
BCM-REGELUNG
214
6.3
VALIDIERUNG
UND
VERGLEICH
DER
REGELUNGEN
.
216
6.3.1
SENSORBASIERTE
UND
SELBSTSENSIERENDE
POSITIONSREGELUNG
.
217
6.3.2
SENSORBASIERTE
UND
SELBSTSENSIERENDE
ENERGIEREGELUNG
.
226
6.3.3
BEWERTUNG
DER
SENSORBASIERTEN
UND
SELBSTSENSIERENDEN
RE
GELUNG
.
235
7
DISKUSSION
UND
AUSBLICK
237
A
SCHALTPLAN
DES
BIDIREKTIONALEN
SPERRWANDLERS
241
B
AKTIVE
ENTLADESCHALTUNGEN
FUER
ANSTEUERELEKTRONIKEN
243
C
HERLEITUNG
DES
ELEKTRISCHEN
NETZWERKMODELLS
249
D
NACHWEIS
DER
BEOBACHTBARKEIT
FUER
DIE
SCHAETZER
263
E
TRANSFORMATION
DER
SYSTEMGLEICHUNGEN
IN
RNF
271
LITERATURVERZEICHNIS
277
EIGENE
VEROEFFENTLICHUNGEN
290
BETREUTE
STUDENTISCHE
ARBEITEN
294 |
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