Adaptive Regelung einer direkt angetriebenen Parallelkinematik

verfasst von

Christian Holz

Abstract

Um die hohe Dynamik von Lineardirektantrieben vollständig zu nutzen und dennoch eine hohe Positioniergenauigkeit zu erreichen, sind angepasste Regelungsstrategien erforderlich. Zur Entwicklung einer modellbasierten Regelung wurde das Modellwissen des Antriebsstranges in den Zustandsraum überführt. Diese Modellbeschreibung wurde auf ihre wesentlichen Einflußgrößen reduziert und gibt das Übertragungsverhalten der Lineardirektantriebe mit ausreichender Genauigkeit wieder. Die Zustandsregelung mittels Rückführung wurde schrittweise entwickelt und hierbei durch einen Geschwindigkeitsbeobachter, die Vorsteuerung der Sollgeschwindigkeit und einen PI-Anteil ergänzt. Diese Maßnahmen führten zu deutlichen Verbesserungen des Führungs- und Störgrößenverhaltens. Die dynamischen Abweichungen der Antriebe konnten deutlich und das gewählte Gütekriterium um den Faktor fünf reduziert werden. Neben dem besseren Führungsverhalten zeigt sich auch ein bessere Störfestigkeit des erweiterten Zustandsreglers mit PI-Erweiterung. Störimpulse und Störsprünge führen zu um den Faktor fünf geringeren Auslenkungen und werden auch fünffach schneller ausgeregelt als beim konventionellen PID-Regler. Zur Übertragung dieser Regelung auf die Parallelkinematik war die Entkopplung der Streben über die Berücksichtigung der konfigurationsabhängigen Massenträgheiten notwendig. Hierbei führt die vollständige Entkopplung zu einer Schwingungsneigung des Systems, die durch die geringe Regelbandbreite des elastischen Systems hervorgerufen wird. Hingegen lässt sich durch die Diagonalelemente der Massenmatrix eine Anpassung der Reglerparameter an die Konfiguration des Endeffektors erreichen, was zu geringeren dynamischen Abweichungen bei der PID-Regelung führt. Diese Betrachtung der Aktoren als unabhängige Systeme erlaubt die Übertragung der für den Einzelaktor entwickelten Zustandsregelung auf die Lineardirektantriebe und verspricht die Nutzung ihrer hohen Regelgüte an der Parallelkinematik PaLiDA.

Organisationseinheit(en)

Institut für Mechatronische Systeme

Typ

Aufsatz in Konferenzband

Seiten

63-79

Publikationsdatum

2004

Publikationsstatus

Veröffentlicht

Peer-reviewed

Ja