Beanspruchungsgerechte Regelung elastisch gekoppelter Mehrmassensysteme
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Antriebsstränge mit mehreren bewegten Massen sind häufig in technischen Systemen, wie z.B. Werkzeugmaschinen, Produktionsanlagen und Windenergieanlagen enthalten. Dabei sind die Einzelmassen über mechanische Koppelelemente wie Kupplungen und Getrieben etc., elastisch miteinander gekoppelt. Um diese mechanischen Koppelelemente nicht zu großen dynamischen Beanspruchungen auszusetzen und Schaden zu vermeiden, werden die Antriebsstrange in der Praxis nur mit niedriger Dynamik betrieben. Ziel des Forschungsvorhabens war es, neue Regelungskonzepte für elastisch gekoppelte Mehrmassensysteme zu erforschen, die den Betrieb mit möglichst hoher Dynamik ermöglichen, dabei aber die Belastungsgrenzwerte in den Koppelelementen einhalten, so dass eine Beeinträchtigung der Lebensdauer vermieden wird. Dabei wurde eine Regelungsstruktur entwickelt, die es ermöglicht, das auftretende Torsionsmoment im Antriebsstrang zu regeln und insbesondere auch zu begrenzen. Weiterhin ermöglicht es, die gefundene Reglerstruktur auch die Ableitung des Torsionsmomentes, also den Ruck, zu begrenzen und regelungstechnisch zu beeinflussen. Darüber hinaus wurden verschiedene, einfach strukturierte Beobachterstrukturen untersucht, die die für die Regelung notwendigen Größen aus den vorhandenen Messgrößen ohne zusätzliche Sensoren ermitteln. Diese Beobachter schaffen die Voraussetzung, die entwickelte Regelung ohne erhöhten Aufwand an Messtechnik einzusetzen. Damit steht nun ein Regler- / Beobachterkonzept zur Verfügung, mit dem sowohl das Torsionsmoment im Antriebsstrang als auch dessen Ableitung ohne zusätzliche Sensoren regelungstechnisch beeinflusst und insbesondere auch begrenzt werden können.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Control of a Doubly Fed Induction Generator System to Reduce Dynamical Power Train Loads of Wind Turbines, in: EPE - Wind Energy Chapter 2009, Stockholm, 2009
Christian Mehler, Thorsten Völker, Bernd Orlik
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Dynamic load change stress minimizing control of elastically coupled multi-mass systems, in: 12th International Conference on Optimization of Electrical and Electronic Equipment, OPTIM 2010, Transilvania University of Brasov, Faculty of electrical Engineering and Computer Science, Seiten 754-759, Brasov, 2010
Matthias Joost, Christian Mehler, Bernd Orlik
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Observer based stress limiting control of elastically coupled multi-mass systems, in: 13th International Conference on Optimization of Electrical and Electronic Equipment, OPTIM 2012, Transilvania University of Brasov, Faculty of electrical Engineering and Computer Science, Brasov, 2012
Matthias Joost, Wilfried Holzke, Christian Mehler, Bernd Orlik
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Optimized torque control of wind turbines with doubly fed induction generator, in: 13th International Conference on Optimization of Electrical and Electronic Equipment OPTIM 2012, Transilvania University of Brasov, Faculty of electrical Engineering and Computer Science, Brasov, 2012
Christian Mehler, Matthias Joost Holger Groke, Bernd Orlik
