Querschwingungskompensation von Regalbediengeräten durch Regelung des Teleskopantriebs

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Abstract

Regalbediengeräte (RBG) sind schienengebundene Regalförderzeuge, die zum Ein- ­und Auslagern von Ladeeinheiten in automatisierten Kleinteile- und Hochregallagern eingesetzt werden. Die Effizienz dieser Lagersysteme wird in erster Linie durch kurze Spielzeiten des RBG bestimmt. Aus diesem Grund wird versucht, die Spielzeit eines RBG durch hohe Beschleunigungen zu verkürzen. Die daraus resultierenden hohen Massenkräfte regen unter anderem Querschwingungen im RBG an. Die Querschwin­gungen sind vor allem bei Einmast-Paletten-RBG mit schlanken Mastkonstruktionen bis zu 45 m Höhe und Ladeeinheiten bis zu 1 t besonders kritisch, weil eine nicht zu ver­nachlässigende Zeit vergeht, ehe nach Ein- bzw. Ausfahrt des Lastaufnahmemittels (LAM) die Strukturschwingungen unter ein zulässiges Toleranzband abklingen. Erst dann kann das RBG verfahren bzw. die Ladeeinheit abgesetzt werden. Das Auftreten von Querschwingungen trägt somit zur Reduzierung der Materialflussleistung dieser Geräte bei.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Querschwingungskompensation von Regalbediengeräten durch Regelung des Teleskopantriebs. Mit dem vorgestellten Regelungskonzept konnte eine Reduzierung der Schwingungsamplitude nach dem Ein- bzw. Ausfahrvorgang bis zu 95% am Versuchsstand nachgewiesen werden. Für die sensortechnische Ausstattung wurde dabei lediglich ein 1-Achs-Beschleunigungs­sensor benötigt, was eine günstige praktische Umsetzung an realen RBG ermöglicht. Des Weiteren konnte bei simulativen Untersuchungen an einem Referenz-RBG eine Verkürzung der durchschnittlichen LAM-Spielzeit um ca. 42 % erreicht werden.
Im Rahmen der Arbeit wurde anhand eines hybriden, analytischen Modells mittels des Konzeptes der Flachheit eine Trajektorie für die nachschwingungsfreie Überführung zwischen einer Start- und einer Endruhelage des Lastaufnahmemittels entworfen. Eine minimale, sensortechnische Ausstattung ermöglicht dabei eine vollständige Zustands­schätzung mittels Kaiman-Filter und den Einsatz eines flachheitsbasierten Folgereglers. Die Wirksamkeit dieses Regelungskonzepts wurde an einem Versuchsstand an der Technischen Universität Dresden nachgewiesen. Die simulativen Untersuchungen an einem Referenz-RBG zeigen eine signifikante Verbesserung der LAM-Spielzeit im Vergleich zur konventionellen LAM-Steuerung mittels 7-Phasen-Bewegung. Die vorliegende Arbeit leistet somit einen Beitrag zur Steigerung der Materialflussleistung von RBG.

Details

Original languageGerman
Qualification levelDr.-Ing.
Awarding Institution
Supervisors/Advisors
Defense Date (Date of certificate)8 Nov 2022
Publication statusPublished - 2022
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