In mobilen Arbeitsmaschinen werden zur Verbesserung der Arbeitsleistung und Steigerung der Energieeffizienz zunehmend druck- und leistungsgeregelte hydrostatische Fahrantriebe eingesetzt. Eine zuverlässige und sichere Funktionsweise solcher Systeme erfordert eine kontinuierliche Überwachung der integrierten Sensoren und Stellgeräte, da z.B. der Ausfall von Drucksensoren ein enormes Gefährdungspotential für den Menschen darstellt. Den Stand der Technik der Sensorüberwachung bilden allgemein kennfeldbasierte Verfahren zur Grenzwertüberwachung und zur Plausibilisierung der Messwerte. Damit ist eine zuverlässige Überwachung von Drucksensoren, die hochdynamische Änderungen im hydrostatischen Lastkreis erfassen müssen, nicht im ausreichenden Maße realisierbar. Abhilfe bieten beobachterbasierte Fehlerdiagnosearchitekturen. Da es sich bei einem hydrostatischen Fahrantrieb um ein stark nichtlineares System handelt, erfordert dies den Einsatz von nichtlinearen Beobachterkonzepten. In dieser Arbeit werden strukturell stark unterschiedliche Beobachteransätze miteinander verglichen. Im Einzelnen werden dazu ein Takagi-Sugeno (TS) Fuzzy Beobachter und ein Sliding-Mode (SM) Beobachter entworfen. Anhand von Simulationen und experimentellen Daten wird demonstriert, dass der TS Fuzzy Beobachter im Gegensatz zum SM Beobachter in der Lage ist, das stark nichtlineare Prozessverhalten über den gesamten Arbeitsbereich zu beschreiben. Weiterhin wird gezeigt, das der TS Fuzzy Beobachter im Vergleich zum SM Beobachter eine geringere Robustheit gegenüber begrenzten Modellparameterfehlern aufweist.
Vergleichende Untersuchung nichtlinearer Beobachterkonzepte zur Fehlerdiagnose am Beispiel hydrostatischer Fahrantriebe
2009
14 Seiten, 6 Bilder, 14 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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