Eintrag in der Universitätsbibliographie der TU Chemnitz
Schönherr, Ruben
Neugebauer, Reimund (Prof.Dr.)
Regelkreisüberwachung mechatronischer Antriebssysteme
Control Monitoring of Mechatronical Drive Systems
Kurzfassung in deutsch
Eine hohe Prozesssicherheit und somit die bestimmungsgemäße Funktion aller an der Produktion beteiligten Maschinen- und Anlagenkomponenten ist eine wesentliche Grundvoraussetzung für die Wirtschaftlichkeit eines Unternehmens. Deshalb werden zunehmend kritische Komponenten mit geeigneten Sensoren überwacht, um Bauteilabnutzung und Fehler zeitnah zu detektieren. Die Überwachung der in den Antriebssystemen vorhandenen Regelkreise, insbesondere deren dynamisches Verhalten, spielt in Wissenschaft und Praxis bisher kaum eine Rolle. Jedoch führen nicht optimal arbeitende Antriebsregelkreise zu Einbußen bei der Antriebsdynamik und somit letztendlich zu geringerer Produktivität. Andererseits folgen beispielsweise aus einer durch den Regler hervorgerufenen Schwingungsneigung neben einem höheren Energiebedarf auch höhere Belastungen der mechanischen und elektrischen Komponenten. Das automatische Erkennen nicht adäquaten Reglerverhaltens kann somit wesentlich zur Steigerung der Maschineneffizienz und Prozesssicherheit beitragen. Der in der vorliegenden Arbeit verfolgte Ansatz ist die Übertragung von Überwachungsmethoden aus der Prozessindustrie in den Maschinenbau. Für die Überwachung von Antriebsregelkreisen werden diese angepasst und neue Lösungsansätze entwickelt. Vorgestellt werden jeweils zwei Methoden zur Schwingungsdetektion sowie zur Bewertung des Drehzahlregelkreises. Die theoretischen Erkenntnisse werden unter Zuhilfenahme von verschiedenen Versuchsständen validiert. Die Implementierung erfolgt auf Standardsteuerungshardware, was die schnelle Überführung der Forschungsergebnisse in die industrielle Praxis ermöglicht. Dies stellt einen wesentlichen Schritt zur durchgängigen Überwachung der gesamten elektromechanischen Achse dar.
Kurzfassung in englisch
A high reliability of processes and thus the correct function of all machine and plant components is required for the profitable operation of a company Therefore critical components are increasingly monitored using suitable sensors to detect errors and component wear quickly during the processes. However, the monitoring of feedback drive controls, especially of their dynamical behaviour, has been little investigated so far and is still not in the focus of present research. Drive control loops, which do not operate at their optimum can lead to a decrease in dynamics and to lower productivity on the one hand, oscillations caused by too aggressive controller tuning result in a higher energy consumption or higher wear of mechanical and electrical components on the other hand. Detecting inadequate control behavior automatically can therefore significantly increase the machine efficiency and process reliability.In this dissertation, an approach for supervision of drive controls based on monitoring methods applied in the process industry is described. For this purpose, existing methods are adapted and new ones are developed. Two methods for oscillation detection and two methods for assessing the speed control loop are presented. The theoretical findings are validated with the help of various test rigs. The algorithms are implemented in standard control hardware, so that research results can quickly be put into industrial practice. Hence, this doctoral thesis makes an important contribution towards the continuous monitoring of the entire electro-mechanical axis of production systems.
| Universität: | Technische Universität Chemnitz | |
| Institut: | Professur Produktionssysteme und -prozesse | |
| Fakultät: | Fakultät für Maschinenbau | |
| Dokumentart: | Dissertation | |
| Betreuer: | Neugebauer, Reimund (Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E. h. Dr.-Ing. E. h. mult. Dr. h. c.) | |
| ISBN/ISSN: | ISBN: 978-3-942267-56-4 | |
| Quelle: | Zwickau : Verlag Wissenschaftliche Scripten, 2012. - 177 S. - Berichte aus dem IWU Band ; 64 | |
| Freie Schlagwörter (Deutsch): | Antriebsüberwachung , Prony-Analyse , Forsman & Stattin , Hägglund , Schwingungsdetektion | |
| Freie Schlagwörter (Englisch): | drive control monitoring , Prony-analysis , Forsman & Stattin , Hägglund , oscillation detection | |
| Tag der mündlichen Prüfung | 21.06.2012 |
