Planung energieeffizienter Trajektorien unter Ausnutzung von Energiespeichern und Energieaustausch zwischen elektrischen Antrieben

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Tobias Johannes Ortmaier
• Fachliche Zuordnung: Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 170398655

Elektrische Antriebe verbrauchen in Deutschland etwa 2/3 des Gesamtenergiebedarfs derproduzierenden Industrie1. Elektrische Antriebsmaschinen lassen sich im Allgemeinenmotorisch und generatorisch betreiben. Durch den zunehmenden Einsatz umrichtergesteuerterMaschinen ist ein Energiefluss nicht mehr ausschließlich unidirektional möglich. InMehrachsanwendungen lassen sich die umrichterinternen Gleichstromzwischenkreise derEinzelachsen zusammenschalten, so dass hierdurch ein kontinuierlicher Energieaustauschzwischen den Antrieben möglich wird. Das Ziel des Projektes sind Methoden und Verfahrenzur Planung energieeffizienter Trajektorien elektrischer Antriebssysteme bei beliebigerKinematik unter Ausnutzung des elektrischen Zwischenkreises als Energiespeicher und zumEnergieaustausch zwischen den Antrieben. Es ist hierbei essentiell, dass bereits in derTrajektorienplanung der Energieaustausch sowie die kurzzeitige Energiepufferung imZwischenkreis berücksichtigt werden, um eine gesteigerte Energieeffizienz der Bewegung zuerreichen. Neben der Speicherung bzw. des Austausches von elektrischer Energie über denZwischenkreisverbund bei mehrachsigen Antriebssystemen soll die gezielte Nutzung derpotentiellen und kinetischen Energie einzelner Achsen berücksichtigt werden. Beispielsweiselässt sich die potentielle Energie eines mechanischen Systems mittels Energieaustausch über dieZwischenkreise nutzen, um einen Bewegungsvorgang einzuleiten. Am Ende der Bewegungwird die kinetische Energie entsprechend in potentielle Energie zurückgewandelt und so für dienachfolgende Bewegung zwischengespeichert. Die Aufgabe ist, durch einen geschicktenEinsatz der im Antriebssystem intrinsisch vorhandenen elektrischen und mechanischenEnergiespeicher bereits bei der Trajektorienplanung die notwendige Energie einer beliebigenBewegung zu minimieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen