Modellbasierte Positions-, Geschwindigkeits- und Kraftregelung eines 2D Portalsystems

Inhaltsverzeichnis

• 1 Einleitung
• 2 Modellbildung
  • 2.1 Kinematik
    • 2.1.1 Portalsystem
    • 2.1.2 Energiekette
    • 2.1.3 Endeffektor
  • 2.2 Dynamik
    • 2.2.1 Kinetische Energie
    • 2.2.2 Potentielle Energie
    • 2.2.3 Dissipative Kräfte
    • 2.2.4 Verallgemeinerte Kräfte
  • 2.3 Bewegungsgleichungen
    • 2.3.1 Vollständiges Modell
    • 2.3.2 Reduziertes Modell mit Energiekette
    • 2.3.3 Reglerentwurfsmodell
• 3 Identifikation
  • 3.1 Analyse
  • 3.2 Identifikation
    • 3.2.1 Reibung
      • Identifikation y-Achse
      • Identifikation z-Achse
      • Identifikation der periodischen Reibung
    • 3.2.2 Bewegte Masse
  • 3.3 Online-Identifikation
    • 3.3.1 Implementierung
    • 3.3.2 Vergleich
• 4 Beobachter für die externe Lastkraft
  • 4.1 Trivialer Beobachter
  • 4.2 Störgrößenbeobachter
  • 4.3 EKF als Lastkraftschätzer
  • 4.4 Kalman-Filter als Lastkraftschätzer
  • 4.5 Experimentelle Ergebnisse
• 5 Regelung
  • 5.1 Entwurfsmodell
  • 5.2 Trajektorienplanung

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Die vorliegende Diplomarbeit befasst sich mit der Entwicklung einer Positions-, Geschwindigkeits- und Kraftregelung für ein 2D-Portalsystem. Das System besteht aus zwei Linearachsen mit Spindelantrieb, die senkrecht zueinander montiert sind. Die Arbeit zielt darauf ab, verschiedene Regelungsstrategien zu entwickeln, die für unterschiedliche Handhabungsaufgaben in einem definierten kartesischen Arbeitsbereich geeignet sind.

• Modellbildung und Identifikation des 2D-Portalsystems
• Entwicklung von Positions- und Geschwindigkeitsreglern
• Implementierung einer Impedanzregelung
• Entwicklung von Beobachtern zur Schätzung externer Lastkräfte
• Experimentelle Validierung der entwickelten Regelungsstrategien

Zusammenfassung der Kapitel

• Kapitel 1: Einführung in das Thema der Arbeit und Motivation
• Kapitel 2: Detaillierte Modellbildung des 2D-Portalsystems, einschließlich Kinematik, Dynamik und Bewegungsgleichungen
• Kapitel 3: Analyse und Identifikation der Systemparameter, insbesondere der Reibung und der bewegten Massen
• Kapitel 4: Entwicklung und Implementierung verschiedener Beobachter zur Schätzung der externen Lastkräfte

Schlüsselwörter

Modellbasierte Regelung, Positionsregelung, Geschwindigkeitsregelung, Kraftregelung, Impedanzregelung, 2D-Portalsystem, Linearachsen, Spindelantrieb, Parameteridentifikation, Reibung, bewegte Masse, Lastkraftschätzung, Beobachter, Experimentelle Validierung