Digitaler Zwilling zur Parametrisierung der aktiven Schwingungsdämpfung einer Feuerwehrdrehleiter

Von:

Bernd Müller

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Feuerwehrdrehleitern sind aufgrund ihrer Dimensionen und Leichtbauweise anfällig für mechanische Schwingungen, die mit einer aktiven Schwingungsdämpfung unterdrückt werden können. Für diese modellbasierte Regelung müssen Systemparameter identifiziert und Reglerverstärkungen parametrisiert werden. Ziel der vorliegenden Arbeit ist ein vollständig modellbasierter Entwurf der bestehenden Regelung. Dafür wird ein Digitaler Zwilling entwickelt, welcher die Dynamik der Mechanik, des Hydrauliksystems und die Rückführung der aktiven Schwingungsdämpfung beinhaltet. Zur Modellierung der Mechanik wird der Unterwagen als dynamisches Mehrkörpersystem modelliert und mit einem flexiblen Mehrkörpermodell des Leitersatzes ergänzt. Das resultierende Gesamtmodell bildet die relevanten Eigenfrequenzen und Schwingungsmoden des mechanischen Systems mit hoher Genauigkeit ab. Zur Berücksichtigung der Aktordynamik wird ein dynamisches Modell des Hydrauliksystems erstellt, das alle für die Systemdynamik relevanten Komponenten umfasst. Anhand von Messungen wird validiert, dass die Simulationen des geschlossenen Regelkreises mit dem Digitalen Zwilling eine realistische aktive Dämpfung erreichen. Damit kann in Zukunft die modellbasierte Regelung der aktiven Schwingungsdämpfung simulativ parametrisiert werden.