A3 | Regelungskonzepte für aktive elastische Strukturen
Das Teilprojekt A3 erarbeitet Konzepte zur Schwingungsdämpfung von Parallelrobotern. Mit der Anwendung dieser Konzepte werden die Verminderung von Strukturschwingungen und die Verkürzung der Dauer von Ausschwingvorgängen erreicht. An geeigneten, im Sonderforschungsbereich zur Verfügung stehenden Parallelrobotern werden die erarbeiteten Methoden angewendet und getestet. Für vorausgehende Simulationen und Tests werden mathematische Modelle zur Beschreibung des Schwingungsverhaltens der Roboterstruktur erstellt.
Die durch hohe quasi-sprunghafte Beschleunigungen während des Betriebs eines Parallelroboters angeregten Schwingungen sollen durch die Anwendung adaptronischer Konzepte reduziert werden. Als Versuchsträger zur Evaluierung dieser Konzepte werden die Parallelroboter Fünfgelenk und Triglide eingesetzt.
Die Gleichungen der Dynamik der Robotersysteme sind, insbesondere aufgrund der variablen Endeffektor-Position, nichtlinear. Die besondere Herausforderung liegt daher in der Synthese einer Regelung, die im gesamten Arbeitsraum und in verschiedenen Beladungszuständen eine gute Schwingungsunterdrückung gewährleistet. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wurden verschiedene modell- und nicht-modellbasierte Regelungsstrategien untersucht. Als Vorarbeit zur Reglerauslegung war es erforderlich, geeignete Modelle des Schwingungsverhaltens der Roboterstrukturen zu generieren.
Neben rein analytischen Modellen, basierend auf strukturmechanischen Gleichungen, fanden auch rein numerische und abstrakte Modelle, gewonnen durch Systemidentifikation, Verwendung bei der Auslegung. Insbesondere durch den Einsatz redundanter Messsysteme konnten die Modelle verfeinert und ihre Aussagekraft erhöht werden. Die in der Simulation getesteten Regelalgorithmen wurde auf dem Zielsystem QNX implementiert. In der Praxis konnte ihre Funktionsfähigkeit und Wirksamkeit nachgewiesen werden. Anschließend half eine Fusion der Starrkörper- und Strukturregelung auf dem Zielsystem auf Basis von MiRPA-X Rechenzeit durch die Vermeidung doppelter Berechnungen zu sparen.