Automatisierte Inbetriebnahme drehzahlvariabler Linearantriebe im geschlossenen Kreis
Aufgabe / Zielsetzung
Die Dynamik hydraulischer Antriebe wird durch die angehängte Lastmasse, die Ölvolumina der Zylinderkammern und das Ersatzkompressionsmodul des Öls dominiert. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit einer prozessabhängigen Reglerparametrierung. Antriebe mit Verdrängersteuerung, wie beispielsweise elektrohydraulische Kompaktantriebe (EKA), weisen eine geringe Eigendämpfung auf. Zudem beeinflussen inhärente Nichtlinearitäten, wie die Druckabhängigkeit des Ersatzkompressionsmoduls, das Systemverhalten maßgeblich. Diese Faktoren erschweren zusätzlich die praktische Reglerauslegung und führen zu einem hohen Zeitaufwand bei der Inbetriebnahme positionsgeregelter hydraulischer Linearantriebe. EKAs mit ihrem geschlossenen Ölkreislauf und ihrer integrierten Bauweise verfügen lediglich über eine elektrische und mechanische Schnittstelle, wodurch diese Antriebe einfach und schnell in Maschinen eingebunden werden können. Um die Plug&Produce-Fähigkeit von EKAs zu ermöglichen, bedarf es dazu steuerungsseitig eines automatisierten Inbetriebnahmeassistenten.
Dieser Assistent besteht im Wesentlichen aus der Parameteridentifikation, Reglerparametrierung und der Regleradaption. Bei der Parameteridentifikation erfolgt die Bestimmung der Systemparameter des aufgestellten Antriebsmodells. Anschließend werden durch die Nutzung des parametrierten Modells geeignete Reglerparameter ermittelt. Aufgrund veränderlicher Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise Betriebstemperatur oder Verschleiß, variieren die Systemparameter. Durch die Adaptierung der varianten Parameter lässt sich ein gleichbleibendes Regelverhalten gewährleisten.
Lösungsweg
Bekannte Methoden zur Parameterschätzung, Reglerauslegung und Adaption von ventilgesteuerten Antriebssystemen werden auf verdrängergesteuerte Systeme übertragen, untersucht und bewertet. Anschließend erfolgt die Kombination der bevorzugten Verfahren zu einem Gesamtalgorithmus. Dieser Algorithmus wird auf einer praxisnahen Maschinensteuerung implementiert und validiert.
Entwicklungsschwerpunkte des automatisierten Inbetriebnahmeassistenten
Die präsentierten Forschungsarbeiten erfolgten innerhalb des Projektes "Automatisierte Inbetriebnahme drehzahlvariabler Linearantriebe im geschlossenen Kreis" (Förderkennzeichen FKM 704420). Die Autoren danken dem Forschungsfonds Fluidtechnik im VDMA für die Förderung und freundliche Unterstützung.