Modellgestützte Regelung für das Schwungradreibschweißen
Prof. Dr.-Ing. Michael F. Zäh, Dipl.-Ing. (FH) Marc Lotz
Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb), Technische Universität München
Das Schwungradreibschweißen ist ein Pressschweißverfahren, durch das rotationssymmetrische Bauteile miteinander gefügt werden. Bei diesem Verfahren wird eines der Bauteile auf einer drehbar gelagerten Welle mit Schwungrad montiert und auf die erforderliche Anfangsdrehzahl beschleunigt. Der Fügepartner wird mit definierter Stauchkraft gegen das rotierende Werkstück gepresst, so dass diese miteinander verschweißt werden. Innovationen auf Seiten der Produktentwicklung erfordern eine Erhöhung der Fertigungsgenauigkeit. Sowohl der Stauchweg als auch die Drehlage der gefügten Bauteile sollen in engen Toleranzen geführt werden. Der Hauptansatz zur Erreichung dieser Ziele liegt in dem Aufbau und der Implementierung präziserer Regelungsmethoden. Die Reglersynthese soll anhand eines validierten Simulationsmodells vorgenommen werden. Zu diesem Zweck wird ein Modell der Regelstrecke vorgeschlagen, an dem anschließend der Reglerentwurf durchgeführt werden kann. Neben konventionellen Methoden soll auch ein modellbasiertes Regelungsverfahren untersucht werden.
Zur Kontrollierbarkeit segmentierter, mobiler Robotersysteme
Dipl.-Ing. Patrick Labenda, Dr.-Ing. Dipl.-Wirt.Ing. Tim Sadek, Dipl.-Ing. Thomas Predki
Lehrstuhl für Maschinenelemente und Konstruktionslehre, Ruhr-Universität Bochum
Segmentierte, mobile Robotersysteme, die umgangssprachlich als schlangenähnliche Roboter bezeichnet werden können, stellen aufgrund ihres Aufbaus sowie der resultierenden kinematischen Redundanz vielversprechende Bewegungssysteme dar, die über eine erhöhte Mobilität verfügen können. Hierdurch eignen sie sich grundsätzlich auch für einen Einsatz im zivilen Katastrophenschutz, z.B. für die Ortung und Lokalisierung von Verschütteten nach einem Gebäudeeinsturz. Der segmentierte Aufbau der Systeme sowie die gewählten Freiheitsgrade können bezüglich Manövrierbarkeit aber zu weitreichenden Problemen führen, die sich an erster Stelle in der Spurfolgung und Stabilität während Lenkmanövern bemerkbar machen. Der vorliegende Beitrag fasst die aktuellen Forschungsergebnisse zu diesen Problemen zusammen, wobei die Spurfolgung theoretisch sowie in Form von kinematischen Modellen für passive Fahrzeugzüge näher betrachtet wird. Die Stabilität der Systeme wiederum wird als ein steuerungs- und regelungstechnisches Problem angesehen und behandelt. Zur ersten praktischen Untersuchung des Aspektes der Stabilität findet schlussendlich eine kettengetriebene Evaluierungsplattform Anwendung, wobei der vorliegende Beitrag die wesentlichen Ergebnisse dieser Untersuchung kurz zusammenfasst und erläutert.
Parametrische Modellreduktion in hierarchisch modellierten selbstoptimierenden Systemen
Dipl.-Math. Martin Krüger, Dipl.-Ing. Ingo Scharfenbaum, Prof. Dr.-Ing. habil. Ansgar Trächtler
Regelungstechnik und Mechatronik, Universität Paderborn
Im Rahmen der Selbstoptimierung mechatronischer Systeme werden oftmals Mehrzieloptimierungsverfahren zur Berechnung optimaler Systemkonfigurationen eingesetzt. Um auch komplexe mechatronische Systeme zu behandeln, hat man geeignete Strukturierungsverfahren entwickelt, die zu hierarchischen Modellen führen. Zur Beschleunigung des Optimierungsprozesses werden reduzierte Modelle der einzelnen Teilsysteme eingesetzt. Der vorliegende Beitrag erweitert die bestehenden Ansätze um den Einsatz parametrischer Modellreduktionsverfahren, wodurch eine explizite Parameterabhängigkeit der Teilsysteme innerhalb der Hierarchie erhalten werden kann.
Das vorgestellte Reduktionsverfahren basiert auf einem implizitem Abgleich der Momente der Übertragungsfunktion. Das reduzierte System wird durch Projektion auf ein System geringerer Ordnung gebildet. Zur Berechnung der Projektionsmatrizen wurde ein zweiseitiger Arnoldi-Algorithmus verwendet.
Anhand eines hierarchischen Modells des Prüfstands für die aktive Federung des Schienenfahrzeugs RailCab konnte gezeigt werden, dass für die Optimierung relevante Parameter über mehrere Hierarchieebenen hinweg erhalten werden können.
