Performance improvement of servo drive systems involving an elastic coupling

Vamsi Prakash Makkapati

Publikation: StudienabschlussarbeitDissertationForschung

Abstract

Die ständige Verbesserung von Elektromotoren, z.B. hinsichtlich ihrer Leistungsdichte, ermöglicht die Erzeugung hoher Drehmomentspitzen innerhalb kürzester Zeiten. Dies führt dazu, dass innerhalb des von diesen Motoren aktuierten mechanischen Systems -- beispielsweise ein Antriebsstrang -- unerwünschte Schwingungen angeregt werden können. Die Dynamik dieser mechanischen Systeme ist häufig durch schwach gedämpfte Wellen und elastische Kupplungen geprägt. In einem Antriebsstrang können Momentenspitzen des elektrischen Antriebes daher zu unerwünschten Torsionsschwingungen führen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Verbesserung der Antriebsregelung eines elektrischen Motors als Teil eines mechatronischen, schwingungsfähigen Systems. Zunächst wird eine Klassifikation der Problemstellung erläutert. Für den Fall "niedrieger" Resonanzfrequenzen wird das "acceleration feedback"-Verfahren verwendet, das in dieser Arbeit für die betrachtete Problemstellung entsprechend erweitert wird. Es zeigt sich, dass auch bei den zugrunde liegenden mechatronischen Systemen Totzeiten einen negativen Einfluss auf die erreichbare Qualität des geschlossenen Regelkreises haben. Es wird eine Methode zur Modellierung der Totzeit verwendet, die zu einem nicht phasenminimalen Modell der Regelstrecke führt. Darauf aufbauend wird mit der Methode der "stable system center" eine modellbasierte Regelung entworfen. Die Praxistauglichkeit der erarbeiteten Regelungsmethoden wird an Prüfständen demonstriert.
Schlagwörter
Titel in ÜbersetzungPerformance improvement of servo drive systems involving an elastic coupling
Originalspracheenglisch
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Horn, Martin, Betreuer
PublikationsstatusVeröffentlicht - 1 Jul 2016

Schlagwörter

  • Torsional oscillations
  • Vibration damping
  • active damping
  • sliding mode differentiation

Dies zitieren

Performance improvement of servo drive systems involving an elastic coupling. / Makkapati, Vamsi Prakash.

2016.

Publikation: StudienabschlussarbeitDissertationForschung

@phdthesis{c05c10654c67411fae05ccd496026035,
title = "Performance improvement of servo drive systems involving an elastic coupling",
abstract = "Die st{\"a}ndige Verbesserung von Elektromotoren, z.B. hinsichtlich ihrer Leistungsdichte, erm{\"o}glicht die Erzeugung hoher Drehmomentspitzen innerhalb k{\"u}rzester Zeiten. Dies f{\"u}hrt dazu, dass innerhalb des von diesen Motoren aktuierten mechanischen Systems -- beispielsweise ein Antriebsstrang -- unerw{\"u}nschte Schwingungen angeregt werden k{\"o}nnen. Die Dynamik dieser mechanischen Systeme ist h{\"a}ufig durch schwach ged{\"a}mpfte Wellen und elastische Kupplungen gepr{\"a}gt. In einem Antriebsstrang k{\"o}nnen Momentenspitzen des elektrischen Antriebes daher zu unerw{\"u}nschten Torsionsschwingungen f{\"u}hren. Diese Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit der Verbesserung der Antriebsregelung eines elektrischen Motors als Teil eines mechatronischen, schwingungsf{\"a}higen Systems. Zun{\"a}chst wird eine Klassifikation der Problemstellung erl{\"a}utert. F{\"u}r den Fall {"}niedrieger{"} Resonanzfrequenzen wird das {"}acceleration feedback{"}-Verfahren verwendet, das in dieser Arbeit f{\"u}r die betrachtete Problemstellung entsprechend erweitert wird. Es zeigt sich, dass auch bei den zugrunde liegenden mechatronischen Systemen Totzeiten einen negativen Einfluss auf die erreichbare Qualit{\"a}t des geschlossenen Regelkreises haben. Es wird eine Methode zur Modellierung der Totzeit verwendet, die zu einem nicht phasenminimalen Modell der Regelstrecke f{\"u}hrt. Darauf aufbauend wird mit der Methode der {"}stable system center{"} eine modellbasierte Regelung entworfen. Die Praxistauglichkeit der erarbeiteten Regelungsmethoden wird an Pr{\"u}fst{\"a}nden demonstriert. Schlagw{\"o}rter",
keywords = "Torsional oscillations, Vibration damping, active damping, sliding mode differentiation",
author = "Makkapati, {Vamsi Prakash}",
year = "2016",
month = "7",
day = "1",
language = "English",

}

TY - THES

T1 - Performance improvement of servo drive systems involving an elastic coupling

AU - Makkapati, Vamsi Prakash

PY - 2016/7/1

Y1 - 2016/7/1

N2 - Die ständige Verbesserung von Elektromotoren, z.B. hinsichtlich ihrer Leistungsdichte, ermöglicht die Erzeugung hoher Drehmomentspitzen innerhalb kürzester Zeiten. Dies führt dazu, dass innerhalb des von diesen Motoren aktuierten mechanischen Systems -- beispielsweise ein Antriebsstrang -- unerwünschte Schwingungen angeregt werden können. Die Dynamik dieser mechanischen Systeme ist häufig durch schwach gedämpfte Wellen und elastische Kupplungen geprägt. In einem Antriebsstrang können Momentenspitzen des elektrischen Antriebes daher zu unerwünschten Torsionsschwingungen führen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Verbesserung der Antriebsregelung eines elektrischen Motors als Teil eines mechatronischen, schwingungsfähigen Systems. Zunächst wird eine Klassifikation der Problemstellung erläutert. Für den Fall "niedrieger" Resonanzfrequenzen wird das "acceleration feedback"-Verfahren verwendet, das in dieser Arbeit für die betrachtete Problemstellung entsprechend erweitert wird. Es zeigt sich, dass auch bei den zugrunde liegenden mechatronischen Systemen Totzeiten einen negativen Einfluss auf die erreichbare Qualität des geschlossenen Regelkreises haben. Es wird eine Methode zur Modellierung der Totzeit verwendet, die zu einem nicht phasenminimalen Modell der Regelstrecke führt. Darauf aufbauend wird mit der Methode der "stable system center" eine modellbasierte Regelung entworfen. Die Praxistauglichkeit der erarbeiteten Regelungsmethoden wird an Prüfständen demonstriert. Schlagwörter

AB - Die ständige Verbesserung von Elektromotoren, z.B. hinsichtlich ihrer Leistungsdichte, ermöglicht die Erzeugung hoher Drehmomentspitzen innerhalb kürzester Zeiten. Dies führt dazu, dass innerhalb des von diesen Motoren aktuierten mechanischen Systems -- beispielsweise ein Antriebsstrang -- unerwünschte Schwingungen angeregt werden können. Die Dynamik dieser mechanischen Systeme ist häufig durch schwach gedämpfte Wellen und elastische Kupplungen geprägt. In einem Antriebsstrang können Momentenspitzen des elektrischen Antriebes daher zu unerwünschten Torsionsschwingungen führen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Verbesserung der Antriebsregelung eines elektrischen Motors als Teil eines mechatronischen, schwingungsfähigen Systems. Zunächst wird eine Klassifikation der Problemstellung erläutert. Für den Fall "niedrieger" Resonanzfrequenzen wird das "acceleration feedback"-Verfahren verwendet, das in dieser Arbeit für die betrachtete Problemstellung entsprechend erweitert wird. Es zeigt sich, dass auch bei den zugrunde liegenden mechatronischen Systemen Totzeiten einen negativen Einfluss auf die erreichbare Qualität des geschlossenen Regelkreises haben. Es wird eine Methode zur Modellierung der Totzeit verwendet, die zu einem nicht phasenminimalen Modell der Regelstrecke führt. Darauf aufbauend wird mit der Methode der "stable system center" eine modellbasierte Regelung entworfen. Die Praxistauglichkeit der erarbeiteten Regelungsmethoden wird an Prüfständen demonstriert. Schlagwörter

KW - Torsional oscillations

KW - Vibration damping

KW - active damping

KW - sliding mode differentiation

M3 - Doctoral Thesis

ER -