Regelung und Auslegung servopneumatischer Aktuatorsysteme

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Die Flexibilität industrieller Fertigungseinrichtungen wird durch hohen Wettbewerbsdruck, kurze Produktlebenszyklen und individuelle Kundenbedürfnisse verstärkt gefordert. Dies führt zu einer steigenden Nachfrage nach lagegeregelten und frei programmierbaren Servoantrieben. Servopneumatische Antriebe bieten aufgrund ihres günstigen Leistungsgewichts, der hohen Bewegungsdynamik und geringeren Anschaffungskosten eine interessante Alternative zu elektrischen Antrieben. Das mathematische Modell dieser Antriebe weist ausgeprägte Nichtlinearitäten auf. Um einen leistungsfähigen Bahnregler zu gewährleisten, wird ein Reglerentwurfsverfahren vorgestellt, das die Methode der exakten Ein-/Ausgangslinearisierung nutzt. Die Nichtlinearitäten werden durch Invertierung des dynamischen Systemverhaltens kompensiert, wofür die Kenntnis der Kammerdrücke erforderlich ist. Der aktuelle Stand der Technik erfordert Drucksensoren, was die Kosten erhöht und die Produktivität bei deren Ausfall gefährdet. Die Arbeit präsentiert Schätzverfahren, die eine genaue Rekonstruktion des Druckverlaufs ermöglichen, um auf Drucksensoren verzichten zu können. Zudem wird ein Auslegungsverfahren zur Berechnung der Reglerparameter vorgestellt, das eine einfache und schnelle Inbetriebnahme der Achsregler ermöglicht und die häufig heuristische, langwierige Einstellung durch Experten ersetzt.