Regelung periodischer Prozesse

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• Publisher: Cuvillier Verlag
• Year: 2009
• Print ISBN: 9783867279451
• eBook ISBN: 9783736929456
• Edition: 1

In dieser Arbeit wurde ein Verfahren zur stationär genauen Regelung periodischer, hochdynamischer Prozesse entworfen und in zwei industriellenAnwendungen erfolgreich zum Einsatz gebracht. Das Verfahren erhieltden Namen ZykloRegler.Bevor der ZykloRegler zum Einsatz kam, wurde er zunächst systemtheoretischanalysiert. Es wurde nachgewiesen, dass er stationäre Genauigkeitbei periodischen Führungs- und Störgrößen leistet. Die dafür im offenenRegelkreis benötigten grenzstabilen Polstellen erfordern zur Stabilisierungdes geschlossenen Regelkreises gezielte, frequenzselektive Phasenverschiebungender Regelabweichung. Es wurde gezeigt, dass der ZykloReglerdie grenzstabilen Polstellen des offenen Regelkreises in stabile Polstellendes geschlossenen Regelkreises zu überführen vermag. Dazu wurde eineAuslegungsvorschrift für die Reglerparameter ermittelt, die Einfluss aufdie entsprechenden Polstellen haben.Nachdem das Verfahren hinsichtlich Stabilität und stationärer Genauigkeittheoretisch abgesichert war, erfolgte die Realisierung der erstentechnischen Anwendung.So wurde der ZykloRegler zur elektrohydraulischen Regelung periodischer, hochdynamischer Kraftprofile an einem Gleitlagerprüfstandeingesetzt. Dazu wurde ein Steuergerät entwickelt, das die vom Regelalgorithmusgestellten Anforderungen an die digitale Signalverarbeitungerfüllt und auch die von der Sensorik und Aktorik des elektrohydraulischenSystems geforderte analoge Signalverarbeitung leistet.Der ZykloRegler wurde am Gleitlagerprüfstand in Betrieb genommenund ausführlich getestet. Dabei wurden die geforderten Eigenschaftenhinsichtlich Stabilität und stationärer Genauigkeit, auch bei hochdynamischenFührungsgrößen, unter Beweis gestellt. Die geforderten Kraftprofilekonnten exakt eingeregelt werden.Der ZykloRegler wurde in einer zweiten Anwendung zur Regelung dermittleren Kurbelwellendrehzahl eines Dieselmotors mit Direkteinspritzungin einem Versuchsfahrzeug eingesetzt.Die Regelung wurde mit Hilfe eines Rapid-Prototyping-Systems imVersuchsfahrzeug implementiert und umfangreich getestet. Da der Zyklo-Regler stationäre Genauigkeit bei periodischen Führungs- und Störgrößenleistet, fasst er die Funktionen Leerlaufregelung und Laufruheregelungzusammen. Bei der Verwendung des ZykloRegler als Leerlaufregler wirdkein zusätzliches Verfahren zur Laufruheregelung benötigt.Die hohe Regelgüte des ZykloRegler wurde in zwei verschiedenen technischenAnwendungen unter Beweis gestellt. Bei beiden Anwendungenwäre eine Modellbildung sehr aufwendig gewesen. Der ZykloRegler benötigtkeine Modellbildung zur Parametrierung. Er konnte mit wenigAufwand, überwiegend empirisch, an die jeweilige Regelstrecke angepasstwerden.Für das Regelungsverfahren erfolgte eine Patenterteilung [6] durch dasDeutsche Patent- und Markenamt.