Evaluation and implementation of algorithms for computing model equations of electrical drive systems on programmable logical units
Final Report Abstract
Es konnte gezeigt werden, dass sich die für die Antriebstechnik relevanten Algorithmen, Verfahren und Modelle auf rekonfigurierbarer Hardware umsetzen lassen und dabei die spezifischen Vorteile wie beispielsweise echte Parallelität ausgenutzt werden können. Dies wurde beispielhaft anhand eines Direkten Sliding-Mode-Stromreglers demonstriert, welcher auf typischen kommerziellen Hardware-Plattformen nicht umsetzbar gewesen wäre. Der verfolgte Ansatz, Funktionen aus hierarchischen Komponenten aufzubauen und auf diese Weise ein Baukastensystem zu schaffen, bietet Flexibilität und ermöglicht durch den Einsatz validierter Subkomponenten eine effiziente Entwicklung komplexerer Systeme. Dabei werden umfangreiche Systeme ähnlich ihrer systemtheoretischen Blockschaltbilder aufgebaut, wodurch der Implementierungsaufwand gering gehalten wird sowie ein hoher Parallelisierungsgrad und Performance erreicht werden. Hinsichtlich des Ressourcenverbrauchs ist dieser Entwicklungsansatz für viele Anwendungsfälle jedoch noch nicht optimal, da Subsysteme, sofern sie nicht kontinuierlich aktiv sind, Ressourcen teilen könnten ohne dabei Performance einzubüßen. Als entscheidend für die effiziente Nutzung rekonfigurierbarer Hardware für antriebstechnische Aufgaben wurde neben der anschaulichen Umsetzung der systemtheoretischen Modelle eine geeignete Systemplattform identifiziert. Durch die Bereitstellung eines gekapselten Entwicklungsbereichs wird dies bereits stark vereinfacht. Trotzdem ist nach wie vor Expertenwissen über das System notwendig, welches im Optimalfall nicht notwendig sein sollte. Durch weiter abstrahierende Tool-Chains könnten hier signifikante Vereinfachungen erreicht werden.
Publications
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Adaptable Control Systems through User-Reconfigurable SOPC Architectures; Conference on Management of Technology, Step to Sustainable Production, Bol, Kroatien, 11.-13. Juni 2014
Frick, F.; Lechler, A.; Verl, A.
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Modular Design Approach for Model-Based Drive Control Systems on Reconfigurable Logic; International Conference on Mechanics and Control Engineering, Ashville, NC, USA, 26.-28. Oktober 2014
Frick, F.; Zahn, P.; Lechler, A.; Verl, A.
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Direct sliding mode current control of feed drives; CIRP Annals - Manufacturing Technology Volume 63 (1), Kapstadt, Südafrika, 24.-26. August 2015
Laptev, I.; Zahn, P.; Pritschow, G.
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Direkte Sliding-Mode-Stromregelung von Vorschubantrieben, Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (Universität Stuttgart). Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2017, XVI, 163 S. (Stuttgarter Beiträge zur Produktionsforschung; 71). 978-3-8396-1243-9
Laptev, I.
