Neuartige Verfahren für die Modellierung und digitale Regelung aktiv magnetgelagerter Systeme

Vor dem Hintergrund eines breiter werdenden Anwendungsspektrums für hochdynamische magnetgelagerte Maschinen spielt die effektive und kostengünstige Entwicklung der magnetischen Lagerung eine wesentliche Rolle. Hierbei ist vorrangig die Beherrschung der auftretenden Prozeßkräfte sicherzustellen. Die Nichtlinearitäten in der Regelstrecke und deren Strukturinstabilität, stochastische Belastungen sowie die Echtzeitfähigkeit der Regelung erfordern den Einsatz innovativer Verfahren der Regelungstechnik. Durch die hier vorgestellte simulationsgestützte Methode wird der Entwurf optimaler Regelungen für Magnetlager erreicht. Als Regelungsverfahren kommen insbesondere eine Verbindung aus Fuzzy-Control und adaptiver Regelung sowie Linearisierungs-verfahren zur Anwendung, die durch die modellgestütze Optimierung unter Verwendung des Simulationsprogramms MLDyn parametriert werden. Zur technischen Realisierung der Regelverfahren bei gleichzeitiger Erfüllung der Geschwindigkeitsanforderungen an die digitale Regelung wird der neu entwickelte High Speed Matrix Controller eingesetzt. Dieser auf der Basis von Kennfeldern aufgebaute Regler ermöglicht die minimal mögliche Abarbeitungsgeschwindigkeit der Algorithmen und eine Kostensenkung gegenüber konventionellen DSP-Systemen. Durch den Vergleich von Simulationsrechnungen und an Versuchsständen durchgeführten Experimenten wurden das Simulationsprogamm MLDyn verifiziert und die Einsatzfähigkeit der untersuchten Regelverfahren anhand der simulationsgesützten Entwurfsmethode nachgewiesen.