Nichtlineare Regelung von verstellbaren eigenversorgten Axialkolbenpumpen (Nonlinear Control of Variable-displacement Self-supplied Axial Piston Pumps)

Abstract

Dieser Beitrag beschäftigt sich mit der modellbasierten nichtlinearen Regelung von verstellbaren, eigenversorgten Axialkolbenpumpen für die Anwendung in Spritzgussmaschinen. Aufgrund der Eigenversorgung der Pumpe erhält man in Abhängigkeit der Bewegung der Schwenkscheibe ein nichtlineares mathematisches Modell mit Strukturumschaltung. Die Anforderungen an die Regelgüte hinsichtlich Dynamik und stationäre Genauigkeit unter der Annahme unbekannter Lasten sind im Wesentlichen aus dem Einspritzvorgang bei Spritzgussmaschinen abgeleitet worden. Das entwickelte Regelungskonzept setzt sich aus einer inversionsbasierten Steuerung, einer nach dem adaptiven Backstepping-Verfahren entworfenen Stabilisierung des Trajektorienfehlersystems und einem Lastschätzer zusammen. Der Regler- und Lastschätzerentwurf erfolgt zwar für jedes der beiden Teilsysteme des schaltenden Systems separat, doch kann die Stabilität des geschlossenen Kreises des Gesamtsystems mit Hilfe der Theorie der multiplen Lyapunovfunktionen systematisch bewiesen werden. Experimentelle Ergebnisse an einem Prüfstand zeigen für sämtliche untersuchte Testfälle eine herausragende Leistungsfähigkeit des vorgeschlagenen Regelungskonzeptes.