In dieser Arbeit wurde ein Verfahren zur stationär genauen Regelung periodischer, hochdynamischer Prozesse entworfen und in zwei industrlellen Anwendungen erfolgreich zum Einsatz gebracht. Das Verfahren erhlelt den Namen ZykloRegler. Bei systemtheoretischen Untersuchungen wurde nachgewiesen, dass er stationäre Genauigkeit bei periodischen Führungs-und Störgrößen leistet. Die dafür im offenen Regelkreis benötigten grenzstabilen Polstellen erfordern zur Stabilisierung des geschlossenen Regelkreises gezielte, frequenzselektive Phasenverschiebungen der Regelabweichung. Es wurde gezeigt, dass der ZykloRegler die grenzstabilen Polstellen des offenen Regelkreises in stabile Polstellen des geschlossenen Regelkreises zu überführen vermag. Dazu wurde eine Auslegungsvorschrift für die Reglerparameter ermittelt, die Einfluss auf die entsprechenden Polstellen haben. Nachdem das Verfahren hinsichtlich Stabilität und stationärer Genauigkeit theoretisch abgesichert war, wurde der ZykloRegler zur elektrohydraulischen Regelung periodischer, hochdynamischer Kraftprofile an einem Gleitlagerprüfstand eingesetzt. Dazu wurde ein Steuergerät entwickelt, das die vom Regelalgorithmus gestellten Anforderungen an die digitale Signalverarbeitung erfüllt und auch die von der Sensorik und Aktorik des elektrohydraulischen Systems geforderte analoge Signalverarbeitung leistet. Mit dem ZykloRegler wurden am Gleitlagerprüfstand die geforderten Eigenschaften hinsichtlich Stabilität und stationärer Genauigkeit, auch bei hochdynamischen Führungsgrößen, unter Beweis gestellt. Die geforderten Kraftprofile konnten exakt eingeregelt werden. Der ZykloRegler wurde in einer zweiten Anwendung zur Regelung der mittleren Kurbelwellendrehzahl eines Dieselmotors mit Direkteinspritzung in einem Versuchsfahrzeug eingesetzt. Die Regelung wurde mit Hilfe eines Rapid-Prototyping-Systems im Versuchsfahrzeug implementiert und umfangreich getestet. Da der ZykloRegler stationäre Genauigkeit bei periodischen Führungs-und Störgrößen leistet, fasst er die Funktionen Leerlaufregelung und Laufruheregelung zusammen. Bei der Verwendung des ZykloRegler als Leerlaufregler wird kein zusätzliches Verfahren zur Laufruheregelung benötigt. Die hohe Regelgüte des ZykloRegler wurde in zwei verschiedenen technischen Anwendungen unter Beweis gestellt. Bei beiden Anwendungen wäre eine Modellbildung sehr aufwendig gewesen. Der ZykloRegler benötigt keine Modellbildung zur Parametrierung. Er konnte mit wenig Aufwand, überwiegend empirisch, an die jeweilige Regelstrecke angepasst werden. Auf das Regelungsverfahren wurde durch das Deutsche Patent-und Markenamt das Patent erteilt.
Regelung periodischer Prozesse
2009
106 Seiten, Bilder, 19 Quellen
Theses
German
Amplitudengang , Bode-Diagramm , Dieselmotor , Drehzahlregelung , Drehzahlregler , Gleitlager , harmonische Funktion , Laufruhe , Phasengang , Regelabweichung , Regelalgorithmus , Regelstrecke , Regelungsentwurf , Regelungstheorie , Reglerentwurf , Steuerungs- und Regelungsverfahren , Störverhalten , Übertragungsfunktion , Phasenverschiebung , Phasendrehung , Rapid-Prototyping , Leerlaufregelungssystem
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