Bibliographic Metadata

Title
Self-commissioning of linear toothed belt drives / by David Gruber
Additional Titles
Selbstinbetriebnahme von Linearachsen mit Zahnriemenantrieb
AuthorGruber, David
CensorKugi, Andreas ; Glück, Tobias
PublishedWien, 2017
DescriptionXIV, 84 Blätter : Illustrationen, Diagramme
Institutional NoteTechnische Universität Wien, Diplomarbeit, 2017
Annotation
Zusammenfassung in deutscher Sprache
Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
LanguageEnglish
Document typeThesis (Diplom)
Keywords (DE)Mechatronik / Auto-Tuning / Regelung / elektromechanische Linearachse
Keywords (EN)mechatronics / self-commissioning / control / electrical linear drives
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-99310 Persistent Identifier (URN)
Restriction-Information
 The work is publicly available
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Self-commissioning of linear toothed belt drives [3.87 mb]
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Classification
Abstract (German)

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Selbstinbetriebnahme von Linearachsen mit Zahnriemenantrieb für Positionieraufgaben. Dabei wird die mathematische Modellierung des Systems, die Identifikation der Modellparameter und die darauf aufbauende automatisierte Reglerauslegung behandelt. Die vorgestellten Algorithmen verwenden dabei geringes a priori Wissen über das System. Die notwendigen Daten können den Datenblättern der verwendeten Hardware entnommen werden. Der präsentierte Algorithmus liefert als Ergebnis die fertig parametrierte Reglerkaskade mit Vorsteuerung und kann durch die zeitdiskrete Implementierung direkt in die Motorcontroller-Software integriert werden. Falls gewünscht, kann der Endanwender das Systemverhalten anhand von wenigen Tuning-Parametern weiter anpassen. Die vorgestellten Algorithmen werden anhand eines Testaufbaus getestet und verifiziert. Das mathematische Modell wird basierend auf dem mechanischen Aufbau hergeleitet und auf ein Zwei-Massen-Modell mit nichtlinearer Reibung reduziert. Die Reglerkaskade besteht aus einem inneren Geschwindigkeitsregelkreis und einem äußeren Regelkreis, der die Position des Systems regelt. Für den inneren Regelkreis wird ein Proportional- Integral Geschwindigkeitsregler eingesetzt, während für den überlagerten Positionsregler ein Proportionalregler zur Anwendung kommt. Außerdem wird anhand der identifizierten Modellparameter eine geeignete Vorsteuerung abgeleitet. Die Systemidentifikation und der Reglerentwurf sind dabei soweit automatisiert, dass keine weitere Interaktion des Endanwenders für die Inbetriebnahme notwendig ist.

Abstract (English)

This work deals with the self-commissioning of toothed linear belt drives. The self-commissioning includes the mathematical modelling of the system, the identification of the model parameters and the automatic controller design based on the parametric model. The presented algorithms utilize only little a priori knowledge of the system. The necessary information can be found in the data sheets of the used hardware. A feedback and feedforward controller are provided as result of the proposed algorithms. The algorithms allow for a direct implementation in the motor-controller software due to the time-discrete implementation. If the desired application needs further tuning of the control loop, this can be done by suitably adapting the design parameters of the proposed algorithms. All the algorithms are tested on an experimental setup. The mathematical model utilizes the mechanical structure of toothed linear belt drives and is furthermore reduced to a two-mass-spring-damper model including nonlinear friction. The cascaded controller consists of an inner velocity controller and a superimposed position controller. The inner control loop is parametrized as proportional-integral-velocitycontroller and the outer control loop as proportional-position-controller. Moreover, an appropriate feedforward controller is designed based on the identified mathematical model. The identification process and the controller design are automatized, that is, no further interaction of the user is required during the commissioning of the system.

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