ENTwurfstechnik Intelligente MEchatronik ANSPRECHPARTNER GEFÖRDERT VON Idealisiertes Dynamikmodell Delta- Roboter 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 0 0.7 1 1.3 MKS Modell Ballbeobachter 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 x-Ballposition [m] z-Ballposition [m] Zeit [sec] Zeit [sec] Modellbasierter Entwurf zur Absicherung des Konzepts und zur Auswahl von LE Dipl.-Ing. Viktor Just Fachgruppe Regelungstechnik und Mechatronik Heinz Nixdorf Institut Universität Paderborn E-Mail: [email protected] Kinematik Antrieb 1 Antrieb 2 Antrieb 3 Rahmen K Lösungs- muster Ideal. Modell LM-Ontologie Simulationsergebnisse Teilautomatisiert generiertes Simulationsmodell der Strecke (Ausschnitt) Idealisiertes Dynamikmodell des Gesamtsystems inkl. erster Regelung (Prinzipskizze) Beobachter Voraus- berechnung , ℎ Δ Vor- steuerung und Regler Sensierung und direkte Kinematik Beobachterentwurf und idealisierte Roboterkinematik Prognose Stoß- beobachter servodrive Phi Omega emf K M ground signalC angle sensor K( R T s+1) N T s N PI controller der P controller inertia J feedback1 -1 + -1 limit firstOrder T i omega flange phi s Add -1 + K V feedback -1 + Anti-Wind-Up -1 Idealisiertes LM-Modell eines Servoantriebs Linienkontakt (2 Kontaktpkt.) Flächenkontakt (4 Kontaktpkt.) b) c) a) Punktkontakt (1 Kontaktpkt.) Kontaktmodelle LM-Modelle Idealisierte Kontaktmodelle für einfache Geometrien Eigenschaften: Wiedergabe des physikalischen Prinzips Grundsätzliche dynamische Effekte Abbildung der Grenzen der Technologie Wenige, leicht zu setzende Parameter Überschlägige Berechnung für übrige Parameter Interface-Modell vererbt Schnittstellen Austausch von Modellen mit unter- schiedlichem Detaillierungsgrad möglich Idealisierter Regelungsentwurf Modellbibliothek Simulation Modellbasierte Absicherung des Konzepts Idealisierter Steuerungs- und Regelungsentwurf Teilautomatisierte Generierung des idealisierten Gesamtsystemmodells mithilfe von Wirkstruktur, Gestaltmodell und intelligenter Modelldatenbank Simulationsmodelle sind idealisiert und geben das grundlegende physikalische Prinzip wieder Modellbasierte Analyse der Systemdynamik zur Überprüfung der prinzipiellen Funktionsfähigkeit Systemauslegung LE-Suche Antriebsparameter Bewegungsprofile Dymola-Ontologie-Plug-In servodrive Phi Omega Ideal. Servomotor-Modell LE-Ontologie Lösungs -element Lösungs- element Lösungs- element detail. Modell Detailliertes Modell Vor- steuerung und Regler Stellglieder Prognose Erste Reglerauslegung & Machbarkeitsanalyse Auswahl von Lösungselementen (LE) Systemauslegung am ideal. Modell Semantische Suche nach LE Automatisierter Austausch durch detaillierte LE-Modelle , , . , . ∆ℎ . , , . . ∗ , ∗ , ∗ . , . . ̂ , � . , . , ∗ , ∗ , ∗ Stellglieder und inverse Kinematik ∆ℎ ,