Hochgenaue und hochdynamische Erfassung des mechanischen Systemzustandes elektrischer Antriebe

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Peter Mutschler
• Fachliche Zuordnung: Elektrische Energiesysteme, Power Management, Leistungselektronik, elektrische Maschinen und Antriebe
• Förderung: Förderung von 1999 bis 2004
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5210666

Für hochdynamische und hochpräzise Anwendungen wie sie z. B. in modernen Werkzeugmaschinen vorliegen, muß der el. Antrieb u.a. folgende Eigenschaften haben: extremer Drehzahl-Gleichlauf, Dämpfung mechanischer Resonanzen und hochdynamische Reaktion sowohl bei Führung als auch bei Störung. Während bei schwingungsfähigen mechanischen Übertragungselementen im Antriebssstrang eine aktive Dämpfung durch den Motor gefördert wird, ist bei Direktantrieben (ohne Untersetzung) die dynamische Steifheit bei Laststößen von großem Interesse. Durch die Fortschritte in der Leistungselektronik und der Antriebsregelung ist man heute in der Lage, ein gewünschtes Moment sehr schnell im Motor einzustellen. Mit der derzeit üblichen Erfassung des mechanischen Systemzustandes kann eine hohe Momentdynamik jedoch nicht voll ausgenutzt werden, da unter anderem die Unzulänglichkeiten der Erfassung von Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung (Quantisierungsstufen, Geberfehler usw.) nur eine reduzierte Dynamik dieser Regelung zulassen. Zur Verbesserung der Erfassung des mechanischen Systemzustandes existieren bereits zahlreiche Ansätze und Realisierungen, mit dem derzeit neu hinzukommenden Drehbeschleunigungssensor erweitert sich die Palette der Möglichkeiten nochmals deutlich. Ziel dieses Antrages ist es, die zahlreichen Möglichkeiten zur Ermittlung des mechanischen Systemzustandes hinsichtlich Aufwand und Nutzen vergleichend zu untersuchen und darüber hinaus Verbesserungen bei der Ermittlung des mechanischen Systemzustandes zu erreichen. Der Aufwand für eine Lösung wird bestimmt durch die erforderliche Zusatzhardware sowie die erforderlichen Rechner-Ressourcen (Rechenleistung, Speicherbedarf usw.). Der Nutzen einer Lösung soll an einem Prüfstand bestimmt werden durcha) die erreichbare, dynamische Steifheit (Lageabweichung bei Laststoß) des lagegeregelten Antriebens undb) den Effektivwert der Oberschwingungen im Ständerstrom bei Stationärbetrieb einer Drehfeldmaschine. Damit wird die auch im Stationärzustand noch vorhandene "Unruhe" im Regelkreis bewertet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen