Regelung eines Elektroantriebs zur Emulation einer Torsionsfeder

Abstract

Für aeroelastische Untersuchungen im Windkanal soll ein Versuchsstand auf Basis eines Elektroantriebs entwickelt werden, mit dem verschiedene Windkanalmodelle bei Anströmung zwangserregte Nickschwingungen ausführen können. Neben solchen Untersuchungen bei geführten Bewegungen sollen auch Wechselwirkungen zwischen den Luftlasten und der Modellbewegung betrachtet werden können. Insbesondere soll mit dem System eine Torsionsfeder mit veränderbarer Kennlinie und geringer Dämpfung emuliert werden. Hierfür ist es notwendig, einen entsprechenden geschlossenen Regelkreis aufzusetzen. Ziel der Diplomarbeit ist es, für einen Demonstrator des Versuchsstands einen Regler aufzusetzen und seine Eigenschaften im Detail zu untersuchen und zu dokumentieren. Die Aufgabe umfasst zunächst das Erstellen eines geeigneten approximierenden Modells zur computergestützen Abbildung des realen Versuchsstandes. In diesem Ansatz soll bereits die Eigenschaft einer virtuellen Torsionsfeder berücksichtigt werden und neben ihrem trivialem linearen Verhalten, auch eine möglichst frei definierbare Federkennlinie auf Basis eines Polynoms 4. Ordnung ermöglichen. Nach Abschluss der Modellbildung ist eine Regelung zu entwerfen. Über geeignete Methoden soll die Stabilität der Regelung nachgewiesen und zusätzlich mit entsprechenden Schutzmechanismen gegen Betriebsstörungen abgesichert werden. Die Modellbildung erfolgt in Matlab Simulink, das über einen entsprechenden Export-Filter für die Implementierung der Regelung in das ADwin-System der Firma Jäger verfügt.