FPGA-basierte selbstoptimierende Antriebsregelung (T07*)

• Subject Area: Automation, Mechatronics, Control Systems, Intelligent Technical Systems, Robotics
• Term: from 2012 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5485260

In diesem Teilprojekt des Sonderforschungsbereichs (SFB) werden u.a. selbstoptimierende Antriebsregler auf dynamisch rekonfigurierbaren Systemen entwickelt, die sich veränderlichen Situationen selbstständig anpassen. Mittels dieser Konzepte soll im Transferprojekt eine selbstoptimierende Antriebsregelung auf Basis rekonfigurierbarer FPGA entwickelt werden.Der angestrebte Nutzen liegt in der einfacheren Adaptierbarkeit eines Standardgeräts anverschiedenste Konfigurationen und Betriebsbedingungen. Industriepartner ist LTiDRiVES GmbH, Lahnau und Unna. Forschungsgegenstand in diesem Teilprojekt des SFB sind u.a selbstoptimierende Antriebsregler auf dynamisch rekonfigurierbaren Systemen, welche z.B. erfolgreich für die optimale Arbeitspunktsteuerung eingesetzt wurde. Im Transferprojekt sollen diese Konzepte, die auf der Architektur des in einem weiterem Teilprojekt entwickelten Operator-Controller-Moduls basieren, auf eine konkrete Antriebsregelung übertragen werden, die Basis für künftige innovative Produkte darstellen soll. Hierbei wird von Methoden der rekonfigurierbarer FPGA aus dem weiterem Teilprojekt Gebrauch gemacht. Ziel ist, das gesamte innere Regelungssystem eines Umrichters für einen Antrieb mit Permanentmagnet-Synchronmotor statt wie bisher auf einem Mikro-Controller nun auf einem FPGA zu implementieren. Auf diese Weise werden auch bisherige Rechentotzeiten minimiert und größere Regelungsbandbreiten möglich. Die FPGA Realisierung berührt auch die Analog-Digital-Wandlung, für die Delta-Sigma-Modulatorenverwendet werden sollen. Deren nachgeschaltete Filter werden direkt im FPGA implementiert.Sowohl die Filtercharakteristik als auch die Regelungscharakteristik werden durchRekonfiguration den unterschiedlichen Konfigurationen angepasst, in denen ein industriellesStandardprodukt später eingesetzt werden soll. Die Rekonfiguration wird aber auch fürAnpassungen während des Betriebs verwendet. Betriebsabhängig wird eine Selbstoptimierungmit den konkurrierenden Zielen „hohe Dynamik/große Regelungsbandbreite“ und„gleichmäßiger Rundlauf/geringe Harmonische“ oder „energieeffizienter Betrieb“ vorgenommen.Der Industriepartner LTi DRiVES ist für innovative Antriebslösungen bekannt und interessiert,mittels neuartiger Ansätze seine Produkte ständig zu verbessern. Andererseits werden dadurchdie Methoden des SFB einer harten Prüfung unterzogen, die auf die Arbeiten des SFBvorteilhaft zurückwirken wird.

• DFG Programme: Collaborative Research Centres (Transfer Project)
• Subproject of: SFB 614: Self-Optimizing Concepts and Structures in Mechanical Engineering
• Applicant Institution: Universität Paderborn
• Business and Industry: LTi DRIVES GmbH
• Project Head: Professor Dr.-Ing. Joachim Böcker