Thema

Titel: Master-Switch-Betrieb für Zahnstange-Ritzel-Antriebssysteme zur Steigerung der Maschinengenauigkeit
Typ:
  • Studienarbeit
  • Masterarbeit
Betreuer:
Status: offen

Hintergrund

Elektrisch verspannte Zahnstange-Ritzel-Antriebssysteme bestehen aus zwei Motoren, an deren Abtrieb jeweils ein Ritzel montiert ist. Die beiden Ritzel laufen auf einer Zahnstange und bewegen den Maschinentisch. Die Motoren werden elektrisch verspannt, in dem ein Offset-Moment zwischen beiden Motoren erzeugt wird. Dies dient dazu, das Umkehrspiel im Antriebsstrang zu eliminieren und somit die Positioniergenauigkeit des Antriebssystems zu erhöhen. Untersuchungen haben gezeigt, dass das Umkehrspiel im dynamischen Betrieb der Anlage an einem der beiden Motoren dennoch auftreten kann. Der im Rahmen eines ISW-Forschungsprojekts entwickelte Master-Switch-Betrieb soll dafür sorgen, dass immer der Motor für die Lageregelung genutzt wird, der aktuell nicht von Umkehrspiel betroffen ist. Erste Überlegungen zur Umsetzung dieser neuartigen Betriebsweise haben bereits ergeben, dass das Umschalten zwischen den Motoren während des Betriebs einen Positionsdrift erzeugt.

ZR-Versuchsstand

Aufgabe

Im Rahmen der studentischen Arbeit soll zuerst der Master-Switch-Betrieb am Modell erprobt werden. Danach soll ein Konzept zur Kompensation des Positionsdrifts entwickelt werden. Dafür muss das bereits existierende MATLAB/Simulink-Modell erweitert werden. Das gesamte Konzept soll anschließend validiert und eine Aussage darüber getroffen werden, inwieweit der Master-Switch-Betrieb tatsächlich eine Steigerung der Maschinengenauigkeit bewirkt. Abschließend soll das Konzept am realen Versuchsstand implementiert werden.

Konkret sollen folgende Punkte bearbeitet werden:

  • Einarbeitung in die Thematik der elektrischen Verspannung von Zahnstange-Ritzel-Antriebssystemen, die verfügbaren Regelkonzepte zur Erzeugung der Verspannung und das entwickelte Konzept des Master-Switch-Betriebs
  • Einarbeitung in das bereits existierende MATLAB/Simulink Modell
  • Modellierung des positionsabhängigen, d.h. variablen Umkehrspiels im Antriebsstrang für die Simulation des Positionsdrifts
  • Implementierung des Master-Switch-Betriebs im Simulationsmodell
  • Entwicklung eines Ansatzes zur Kompensation des Positionsdrifts
  • Implementierung und Test der Driftkompensation im Simulationsmodell
  • Implementierung und Validierung des gesamten Konzepts am realen Versuchsstand
  • Auswertung der Ergebnisse

 

Anforderung

  • Kenntnisse in MATLAB/Simulink
  • Kenntnisse in Steuerungs- und Regelungstechnik
  • Lust auf ein ausgewogenes Verhältnis zwischen theoretischer Arbeit und praktischer Umsetzung

Kenntnisgewinn

  • Einblick in ein interessantes Forschungsprojekt
  • Anwendung theoretischer Inhalte aus dem Studium