Multi-Rate Methoden für die Echtzeit-Co-Simulation in der virtuellen Inbetriebnahme von Industrierobotern

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Alexander Verl
• Fachliche Zuordnung: Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 573320699

Mithilfe der Echtzeit-Co-Simulation kann die Modelltiefe in der virtuellen Inbetriebnahme erhöht werden, was die Aussagekraft der Simulation erhöht und somit den Mehrwert der virtuellen Inbetriebnahme steigert. Kommen Teilsimulationen mit unterschiedlicher Zeitschrittweite zum Einsatz, wird von einer Multi-Rate Simulation gesprochen. Dies führt bei den Koppelsignalen zu unstetigen Signalverläufen in der schnelleren Teilsimulation und somit zu Fehlern im Simulationsergebnis. Durch Multi-Rate Methoden können die Signale aufbereitet werden. Hierfür können signalbasierte oder modellbasierte Verfahren eingesetzt werden. In Vorarbeiten kann gezeigt werden, dass durch Multi-Rate Methoden das Simulationsergebnis in der Echtzeit-Co-Simulation bei der virtuellen Inbetriebnahme verbessert werden kann. Allerdings werden in diesen Vorarbeiten vereinfachte Anwendungsbeispiele aus der Materialflusssimulation und der Industrierobotik verwendet. Für die praxisrelevante Echtzeit-Dynamiksimulation von Industrierobotern in der virtuellen Inbetriebnahme existiert derzeit keine geeignete Lösung. Ziel des Vorhabens ist es detailgetreue und dadurch rechenaufwändige Dynamikmodelle von Industrierobotern innerhalb einer Echtzeit-Co-Simulation mit hoher Genauigkeit berechnen zu können. Dazu sollen zunächst signalbasierte Multi-Rate Methoden erforscht und in Bezug auf Robustheit und Genauigkeit verglichen werden. Mit Hilfe verschiedener Modellreduktionsverfahren werden anschließend modellbasierte Multi-Rate Methoden entworfen und eingestellt. Zusätzlich soll erstmalig die Kombination der signalbasierten und modellbasierten Verfahren ermöglicht werden, wodurch die Vorteile beider Verfahren zusammengeführt werden. Zur Sicherstellung der Anwendbarkeit der Ergebnisse soll eine Handlungsempfehlung abhängig von Modellierungsaufwand und erzielbarer Genauigkeit abgeleitet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr.-Ing. Armin Lechler