Am Mechatronik-Zentrum Hannover (MZH) wurde ein Prüfstand für die Automobilindustrie gebaut; die als Stewart-Plattform ausgeführte Maschine kann realistische Fahrzeugbewegungen mit 6 Freiheitsgraden in Echtzeit simulieren. Angetrieben durch 6 servohydraulische Differenzialdruckzylinder werden Beschleunigungen über 25 g bei Frequenzen bis 40 Hz erreicht. Im Beitrag werden die wesentlichen Arbeitsschritte und Methoden beschrieben, die für den Aufbau und Betrieb einer solchen Maschine notwendig sind. Ausführlich wird auf die kinematische Auslegung eingegangen. Während sich die inverse Kinematik einer Stewart-Plattform einfach analytisch mit Hilfe von wenigen Koordinatentransformationen berechnen lässt, ist die direkte Kinematik analytisch sehr aufwendig zu lösen. Deshalb ist eine direkte Berechnung des Arbeitsraumes aus den Begrenzungen der Aktorlängen in der Regel nicht möglich. Es besteht die Möglichkeit, durch geschickte Wahl der zu prüfenden Koordinaten den Rechenaufwand hierfür trotz hoher Genauigkeit zu minimieren. Kurz wird die Konstruktion dargestellt. Die analytische Berechnung der dynamischen Aktorkräfte wird ausführlich erläutert. Hier wird eingegangen auf: 1. das Jourdain'sche Prinzip der virtuellen Leistung, 2. allgemeines Vorgehen, (1. vollständige Lösung des inversen kinematischen Problems, 2. Lösung des direkten kinematischen Problems für das Einzelbein, 3. Berechnung der Trägheitseinflüsse der Einzelkörper, 4. Berechnung der Antriebskräfte durch Projektion auf die entsprechenden Achsen). Die Modellierung der servohydraulischen Antriebe wird diskutiert. Abschließend wird auf die Steuerung bzw. Regelung des Gesamtsystems eingegangen: entkoppelte Einzelachsregelung und modellbasierte Regelung.
Auslegung und Regelung eines hydraulischen Hexapods
Design and control of a hydraulic Stewart platform
2003
19 Seiten, 11 Bilder, 1 Tabelle, 13 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
Regelung eines hydraulischen Hexapoden zur Echtzeitsimulation von Strassenanregungen
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