Auslegung und Regelung eines servohydraulischen Hexapods

verfasst von

J.B. Kühn, Martin Grotjahn, Bodo Heimann

Abstract

Es wurde ein servohydraulischer Dauerfestigkeitsprüfstand konstruiert und realisiert. Die als Hexapod aufgebaute Maschine dient zur Prüfung in Echtzeit von Auspuffentkoppelementen in sechs Freiheitsgraden. Dabei werden mit einem Sensor gemessene Relativverschiebungen zeitoptimiert reproduziert. Die Maschine besteht neben der Fundamentplatte und der Endeffektorplattform aus sechs baugleichen servohydraulischen Differentialdruckzylindern, die jeweils durch kardanische Gelenke mit Basis und Endeffektor verbunden sind. Eine derartige Plattform wird auch als Stewart-Plattform bezeichnet. Es werden Beschleunigungen über 25 g bei Frequenzen bis 40 Hz erreicht. Die Konstruktion mit der Hydraulik, dem Rechner und den Schnittstellen sowie die Regelung wird beschrieben. Da sowohl die Antriebe als auch die Dynamik einer Stewart-Plattform stark nichtlinear sind, ist die Auslegung der Regelung mit klassischen Methoden sehr schwierig. Deswegen wird zunächst versucht, in der Vorsteuerung hydraulische und dynamische Effekte zu berücksichtigen. Dafür werden die Aktorkräfte mit Hilfe eines analytischen Berechnungsverfahrens zunächst offline ermittelt. Aus den Sollwegen, den dynamischen Kräften und dem geschätzten Innendruck wird über das inverse Modell eines Hydraulikantriebes die Steuerspannung für das Servoventil berechnet. Die modellbasierte Vorsteuerung zeigt gegenüber der oft verwendeten Geschwindigkeitsvorsteuerung deutlich verringerte Bahnfehler.

Organisationseinheit(en)

Institut für Mechatronische Systeme

Externe Organisation(en)

IAV GmbH

Typ

Artikel

Journal

Zeitschrift für Produktentwicklung und Ingenieur-Werkstoffe

Band

5

Seiten

44-47

Anzahl der Seiten

4

Publikationsdatum

2003

Publikationsstatus

Veröffentlicht

Peer-reviewed

Ja