Aktive Reduktion modulierter Zahneingriffsvibrationen von Planetengetrieben

Von:

Philipp Zech

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Der Forschungsbeitrag ist motiviert durch die vermehrte Anwendung von Planetengetrieben in neuen Technologien wie Getriebefan-Triebwerken. Das Ziel der Arbeit besteht darin, die Luft- und Körperschallemissionen von Planetengetrieben mithilfe eines Systems zur aktiven Schwingungsreduktion (ASR) zu reduzieren. Dies ermöglicht einerseits Komfortsteigerungen für Menschen durch Lärmreduktion und andererseits den Schutz empfindlicher Bauteile vor schädigenden Vibrationen. Eine Literaturrecherche macht Herausforderungen in Bezug auf Modellbildung, Regelalgorithmen und Aktorik durch den hohen Frequenzbereich des Zahneingriffs deutlich. Zur messtechnischen Charakterisierung des Anregungsverhaltens von Planetengetrieben erfolgt der Aufbau eines Prüfstands. Dieser erlaubt die Ermittlung von technischen und psychoakustischen Anforderungen an das zu entwickelnde ASR-System. Vier ausgewählte modellfreie Regelalgorithmen werden zur Kompensation modulierter Vibrationen aus Planetengetrieben weiterentwickelt. Der schmalbandig wirkende Simultaneous-Equations-Algorithmus wird ausgewählt. Eine Methode zur Auslegung von piezoelektrischen Inertialmassenaktoren (IMA) wird vorgestellt und angewendet. Der entwickelte modellfreie Regelalgorithmus erzielt vergleichbare Regelgüten wie der modellbasierte FxLMS-Algorithmus, bei gleichzeitig größerer Robustheit gegenüber Regelstreckenänderungen. Das entwickelte Aktormodul ermöglicht signifikante Reduktionen verschiedener Regelgrößen. In den meisten untersuchten Konfigurationen ergeben sich deutliche Reduktionen der Regelgrößen, während andere Schwingungsgrößen verschlechtert werden. Eine Diskussion von Potentialen und Aufwänden des ASR-Systems schließt die Arbeit ab.