Zusammenfassung
Dieser Beitrag betrachtet den Entwurf von Gleitzustandsreglern für hydraulische Wegeventile. Ausgehend von der Motivation, die Komplexität der gegenwärtig verwendeten Regler zu reduzieren, wird ein Ansatz basierend auf der Gleitzustandsregelung zweiter Ordnung diskutiert. Typischerweise erfolgt die Parametrisierung der Regler im Kontext hydraulischer Systeme durch Evolutionäre Optimierungen, die eine Vielzahl von zeitaufwändigen Experimenten am realen System durchführen. Dieser Beitrag verfolgt ein simulationsgestütztes Vorgehen. Für das hydraulische Wegeventil wird ein physikalisch motiviertes Streckenmodell vorgestellt, anhand dessen in der Simulation die Regler parametrisiert werden. Der Vergleich zwischen den simulierten und real gemessenen Sprungantworten zeigt eine hohe Übereinstimmung und ein Verlust an Regelgüte ist beim Übergang von der Simulation zum realen System nicht erkennbar. Im Vergleich zu anderen Verfahren kann somit gezeigt werden, dass durch Verwendung von Simulationsmodellen für Wegeventile die Inbetriebnahmezeiten deutlich reduziert werden können.
Abstract
This contribution discusses the topic of sliding mode control of a directional control valve. Based on the motivation to reduce the complexity of existing control laws and hence, to accelerate the parametrization process of such controllers, an approach based on the second order sliding mode control is presented. Typically in the context of hydraulic systems, evolutionary optimization is used as a parametrization method for such controllers. However, the hardware-based optimization is a long-lasting process, that requires several thousand of experiments. To accelerate the design process, this contribution utilizes a model-aided process. For the hydraulic valve, a physically inspired model is presented and the parametrization of the control law is carried out in simulation. The comparison of real and simulated step responses as well as frequency measurements show a high similarity, such that there is no loss of control accuracy using a simulation-based optimization process for designing a sliding mode controller for a hydraulic valve.
Über die Autoren
Christoph Krimpmann ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik in der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der Technischen Universität Dortmund. Seine Hauptforschungsinteressen liegen in der Gleitzustandsregelung und der Entwicklung von Adaptionsstrategien für derartige Regler, sowie der Anwendung derartiger Regelungskonzepte an mechatronischen Systemen.
Technische Universität Dortmund, Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik, D-44221 Dortmund
Artemi Makarow ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik in der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der Technischen Universität Dortmund. Seine Hauptforschungsinteressen liegen in der Modellbildung und der Systemoptimierung von Hydraulikventilen.
Technische Universität Dortmund, Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik, D-44221 Dortmund
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. h.c. Dr. h.c. Torsten Bertram ist Inhaber des Lehrstuhls für Regelungssystemtechnik in der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der Technischen Universität Dortmund. Seine Hauptforschungsinteressen sind die Modellbildung, Regelung, Optimierung und Simulation mechatronischer Systeme für Anwendungen in der Fahrzeugsystemtechnik und Servicerobotik.
Technische Universität Dortmund, Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik, D-44221 Dortmund
Dipl.-Ing. (FH) Ingo Glowatzky ist Mitarbeiter in der Entwicklung von Stetigwegeventilen in der Business Unit Industrial Applications der Firma Bosch Rexroth AG. Das Betätigungsfeld umfasst die fachliche Betreuung und Weiterentwicklung von Stetigwegeventilen, sowie die Leitung der Kooperationsprojekte mit der TU Dortmund.
Bosch Rexroth AG, D-97816 Lohr am Main
Dr.-Ing. Georg Schoppel ist Gruppenleiter für Simulation in der Entwicklung Ventiltechnik der Business Unit Industrial Applications der Firma Bosch Rexroth AG.
Bosch Rexroth AG, D-97816 Lohr am Main
Dr.-Ing. Horst Lausch ist Leiter des Entwicklungsbereichs Industriesteuerungen (Industriehydraulik) in der Business Unit Industrial Applications der Firma Bosch Rexroth AG. Der Bereich Industriesteuerungen umfasst die Ventiltechnik und Systemlösungen sowie die elektronischen Steuer- und Regelgeräte für Anwendungen in der Industriehydraulik.
Bosch Rexroth AG, D-97816 Lohr am Main
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