Adaptive Kompensationsmethoden für komplexe hysterese- und kriechbehaftete Nichtlinearitäten am Beispiel der Festkörperaktorik

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Hartmut Janocha, since 1/2007
• Subject Area: Automation, Mechatronics, Control Systems, Intelligent Technical Systems, Robotics
• Term: from 2007 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 25534920

Eines der größten regelungs- und steuerungstechnischen Probleme bei der Handhabung von Festkörperaktoren stellt das gedächtnisbehaftete Übertragungsverhalten dar, das einen nichtlinearen und mehrdeutigen Zusammenhang zwischen der Ausgangsgröße und der Eingangsgröße des Übertragungsgliedes verursacht. Dabei besitzen die nichtlinearen, mehrdeutigen Zusammenhänge zwischen der Eingangs- und Ausgangsgröße eine von Aktorart zu Aktorart völlig unterschiedliche, komplexe Hysteresecharakteristik, die zudem in Abhängigkeit des verwendeten Aktormaterials mehr oder weniger stark von komplexen dynamischen Kriecheffekten überlagert wird. Um dieses Problem in den Griff zu bekommen, wurde seit Beginn der 90er Jahre ein Lösungsweg beschritten, der auf der Kompensation des hysteresebehafteten Übertragungsverhaltens in offener Wirkungskette mittels einer inversen Ansteuerung (¿inverses Filter ) beruht. Ende der 90er Jahre erfolgte durch die Antragsteller eine Erweiterung dieser Vorgehensweise zur Berücksichtigung zusätzlich auftretender Kriecheffekte. Ein Nachteil der inversen Steuerung gegenüber einer Regelung der Aktorausgangsgröße besteht aber darin, dass die spezielle hysterese- und kriechbehaftete Übertragungscharakteristik eines Aktors vor dem eigentlichen Betrieb der Steuerung in einem Off-line-Schritt identifiziert und invertiert werden muss, um eine ausreichende Kompensation der unerwünschten Effekte im Betrieb zu erreichen. Um diesen Nachteil zu vermeiden, sollen im Rahmen des vorliegenden Antrages neuartige, adaptive Identifikations- und Kompensationsmethoden für komplexe hysterese- und kriechbehaftete Nichtlinearitäten entwickelt und untersucht werden, die eine selbsttätige Anpassung an die spezielle hysterese- und kriechbehaftete Aktorcharakteristik eines bestimmten Festkörperwandlers während des Betriebes ermöglichen. Darüber hinaus sollen die adaptiven Kompensationsmethoden in Regelungsstrategien eingebunden werden, um die Realisierung hochdynamischer Aktorsysteme für Anwendungen in der Feinpositionierung, der Ventilsteuerung und der Schwingungsdämpfung zu ermöglichen.

• DFG Programme: Research Grants
• Ehemaliger Antragsteller: Dr.-Ing. Klaus Kuhnen, until 1/2007