Digitale Zustandsregelung elektrischer Vorschubantriebe

Die vorliegende Dissertation entstand wiihrend meiner Tatigkeit als wissenschaft licher Mitarbeiter am lnstitut fUr Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der Technischen Universitat Miinchen. Herrn Professor Dr.-lng. J. Milberg, dem Leiter des lnstituts, gilt mein besonderer Dank fUr die wohlwollende Forderung und gro6ziigige Unterstiitzung sowie fUr die wertvollen Hinweise zu dieser Arbeit. Herrn Professor Dr.-lng. G. Schmidt und Herrn Professor Dr.-lng. G. Duelen danke ich fUr die aufmerksame Durchsicht der Arbeit und die sich daraus ergebenden Anregungen. Dariiberhinaus gilt mein Dank allen Mitarbeitern des lnstituts und allen Studen ten, die mich bei der Erstellung meiner Arbeit unterstiitzt haben. Miinchen, Marz 1992 Peter Eubert Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 1.1 Stand der Technik 1.2 Ableitung der Aufgabenstellung 4 2 Beschreibung des Versuchsstandes 6 2.1 MeBtechnik zur Erfassung der Systemzustande 8 2.1.1 MeBtechnik zur Erfassung der elektrischen SystemgroBen Ankerstrom und Motordrehzahl . . . . . . . . . . . . . . 9 2.1.2 Laserinterferometrie zur Erfassung der Schlittenposition . 10 2.2 Elektrische Antriebskonzepte .

Inhalt
1 Einleitung.- 1.1 Stand der Technik.- 1.2 Ableitung der Aufgabenstellung.- 2 Beschreibung des Versuchsstandes.- 2.1 Meßtechnik zur Erfassung der Systemzustände.- 2.2 Elektrische Antriebskonzepte.- 2.3 Datenverarbeitung.- 3 Modellbildung elektromechanischer Hybridsysteme.- 3.1 Gleichstrommotor mit starr gekoppelter Mechanik (M1).- 3.2 Gleichstrommotor mit einer elastisch gekoppelten Masse (M2).- 3.3 Lagrange-Modell 43. Ordnung (M3).- 3.4 FE-Modell 505. Ordnung (M4).- 3.5 Allgemeines FE-Modell (M5).- 4 Experimentelle Verifikation der Modelle.- 4.1 Ergebnisse der Modalanalyse.- 4.2 Vergleich von Experiment und Rechnung.- 5 Ordnungsreduktion.- 5.1 Entwicklung der Grundidee.- 5.2 Auswahl eines geeigneten Reduktionsverfahrens.- 5.3 Definition der Maßzahlen beim Ordnungsreduktionsverfahren von Litz.- 5.4 Ergebnisse der Ordnungsreduktion.- 6 Digitale Zustandsregelung hybrider Systeme.- 6.1 Entwurf von Zustandsreglern im Zeitbereich.- 6.2 Frequenzbereichsentwurf von Zustandsreglern mit Integralanteil.- 7 Berücksichtigung praktischer Randbedingungen.- 7.1 Diskrete Streckenbeschreibung.- 7.2 Wahl der Abtastzeit.- 7.3 Quantisierungseffekte.- 7.4 Anpassung der Motorkennlinien.- 7.5 Programmstruktur.- 8 Digitale Simulation.- 9 Experimentelle Ergebnisse.- 9.1 Vorschubantrieb mit angestellter Spindellagerung.- 9.2 Vorschubantrieb mit Fest-Loslagerung.- 9.3 Variation der Struktur der Zustandsregelung nichtlineare Regelung.- 10 Zusammenfassung.- 10.1 Hardware.- 10.2 Erfassung der Schlittenposition.- 10.3 Regelungstechnische Aussagen.- 10.4 Maschinenbauspezifische Aussagen.- 11 Literaturverzeichnis.