Stabilitätskriterien zur Regelung mechatronischer Antriebe mit großen/variablen Massenträgheiten

Abstract

Die Dimensionierung, Konstruktion, Integration und die Regelung integrierter Antriebe hat sich für die Robotik zu einem Schlüsselthema entwickelt. Wurden vor Jahren noch Antriebe anhand grober Eckdaten wie Nenndrehzahl und -moment oder verfügbarer Dauerleistung ausgewählt, so werden heute zunehmend Anforderungen wie Rundlaufgüte, Robustheit und Verlustarmut unter gegebenen komplexen Einsatzbedingungen (dem Lastkollektiv oder einer dynamischen Trajektorie) spezifiziert. Die hier vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit Antrieben, welche aufgrund ihrer Einsatzsituation regelungstechnisch robust oder mit speziellen Algorithmen betrieben werden müssen. Hierzu zählen zum Beispiel Roboterachsen, welche wegen der wechselnden kinematischen Konfiguration variable Massenträgheiten als Streckenparameter vorfinden. Noch viel extremer treten solche Parametervariationen bei Antrieben im Bereich der Fortbewegung auf. So kann zum Beispiel mit einem robotischen Bein in der freien Schwungbewegung lediglich die Eigenmasse bewegt werden. Dagegen sieht der gleiche Antrieb in der Stützphase die Gesamtmasse des humanoiden Roboters als Trägheit.