Hydraulische Positionierung

Der Steuerung hydraulischer Achsen kommt in zahlreichen industriellen Anwendungen sowohl im stationären als auch im mobilen Bereich eine große Bedeutung zu. Aus diesen Anwendungen lassen sich verschiedene regelungstechnische Aufgabenstellungen ableiten, wie beispielsweise die Realisierung einer Folgeregelung der Achsposition, die Rekonstruktion nicht gemessener Prozessgrößen, die Schätzung von angreifenden Lastkräften oder der Entwurf fehlertoleranter Regelungen.

Der Lehrstuhl für Systemtheorie und Regelungstechnik verfügt über einen Versuchsstand in Gestalt eines Differentialzylinders, der über Proportionalventile angesteuert wird. Neben dem Einsatz in studentischen Projekten, die sich mit den Themen Modellbildung, Simulation, Entwurf einer flachheitsbasierten Folgeregelung zur präzisen Positionierung und Rekonstruktion der Kolbengeschwindigkeit befasst haben, diente der Versuchsstand als Anwendungsbeispiel im Rahmen einer Diplomarbeit, die sich den Themen der modellbasierten Fehlerdiagnose und der fehlertolerante Regelung widmete.

Weitere Herausforderungen ergeben sich aus der Modellierung und der Regelung komplexer vorgesteuerter Proportionalventile oder aus dem Entwurf sogenannter Impedanzregelungen. Letztere Verfahren zielen darauf ab, die Nachgiebigkeit der Achse gezielt zu beeinflussen, um auf diese Weise z.B. die händische Bewegung durch einen menschlichen Bediener zu ermöglichen. Dabei spielen einerseits die Schätzung der von außen auf die Achse wirkenden Kraft mittels eines Lastbeobachters, andererseits aber auch die Identifikation und die Kompensation der Haftreibung eine zentrale Rolle.