Modellbasierte Aktive Schwingungstilgung eines Multilink-Großraummanipulators

Publikation: Hochschulschrift/AbschlussarbeitDissertation

Abstract

Ein Haupteinsatzgebiet der Großraummanipulatoren stellen Betonverteilermasten dar. Aufgrund der langen schmalen Armkonstruktionen fällt bei diesen Maschinen der Trend zum Leichtbau bezüglich der Dynamik besonders ins Gewicht. Um die Vorteile leichter Konstruktionen wie geringere Achslasten, geringerer Kraftstoffverbrauch und kleinere Antriebe nutzen zu können, werden Regelungen benötigt, die die Struktur stabilisieren und ein Schwingen der Mastspitze verhindern. Zur Systemanalyse und Regelungsauslegung wurde ein Mehrkörpermodell aus starren und elastischen Körpern sowie den notwendigen Hydraulikzylindern erstellt und durch Messungen validiert. Am Modell konnte gezeigt werden, dass die Regelung im letzten Gelenk die Schwingung an der Mastspitze maßgeblich beeinflusst und zur Schwingungstilgung eingesetzt werden kann. Hierfür wird die Bewegung des Verteilermastes durch eine Ausgleichsbewegung im letzten Gelenk kompensiert, sodass die Mastspitze keine starken Schwingungen ausführt. Die Schwingungen werden über Beschleunigungsmessung detektiert und nach entsprechender Filterung kann die Bewegung bestimmt werden. Mittels Sliding Mode Control erfolgt die Berechnung der schwingungsmindernden Zylinderkraft und garantiert somit Robustheit gegenüber Modellierungsungenauigkeiten und äußeren Störungen. Die Kraftregelung des Hydraulikzylinders wird anschließend über eine Integrator-Backstepping Regelung realisiert. Die resultierende Schwingungsminimierung beträgt in unterschiedlichsten Maststellungen bis zu 95%.

Details

OriginalspracheDeutsch
QualifizierungsstufeDr.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer:in / Berater:in
Datum der Verteidigung (Datum der Urkunde)8 Dez. 2017
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2017
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Schlagworte

Schlagwörter

  • Modellbasierte Regelung, Betonpumpe, Sliding Mode Control, Multilink Manipulator