Dipl.-Ing. Olaf Enge

Analyse und Synthese elektromechanischer Systeme

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http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:swb:ch1-200501937

Kurzfassung in Deutsch

Die Arbeit behandelt Methoden zur Analyse bzw. Synthese elektromechanischer Systeme mit endlichem Freiheitsgrad (EMS).
Dabei wird von einer einheitlichen mathematischen Modellierung solcher Systeme basierend auf dem Prinzip der virtuellen Arbeit in Lagrange'scher Fassung ausgegangen.

Als Analysemethoden für strukturfeste EMS werden neben der numerischen Integration die Bestimmung von Gleichgewichtszuständen und die Herleitung der linearisierten Gleichungen zur Schwingungsanalyse dargelegt.
Auf die Analyse von strukturvariablen EMS wird ausführlich eingegangen.
Dazu werden Phänomene der Strukturvariabilität domänenunabhängig als unilaterale Bindungen aufgefasst und mittels komplementärer Variablen beschrieben.
Die kombinatorische Aufgabe der Strukturfindung wird mittels eines linearen Komplementaritätsproblems gelöst.

Die Synthese eines EMS wird als inverses Problem der Dynamik aufgefasst.
Bei fester Gesamtkonfiguration führt das auf die nichtlineare dynamische Steuerung solcher Systeme.
Dazu wird ein so genannter erweiterter PD-Regler - bestehend aus einer nichtlinearen Vorsteuerung auf Basis der inversen Dynamik des EMS und einer linearen Rückführung des Lage- und Geschwindigkeitsfehlers - entworfen.
Die globale asymptotische Stabilität dieses Regelgesetzes wird durch explizite Konstruktion einer Lyapunov-Funktion nachgewiesen.

Einige Beispiele zur Anwendung der aufgeführten Analyse- und Synthesemethoden runden die Arbeit ab.

The thesis deals with methods for analysis and synthesis of electromechanical systems with finite degrees of freedom (EMS).
Starting point is a unified mathematical approach to modelling such systems based on the principle of virtual work in Lagrange's formulation.

Numerical integration, determination of equilibrium states and derivation of linearized equations are used as analytical methods for EMS with fixed structure.
Electromechanical systems with variable structure are regarded explicitly.
Phenomena of structural variability are comprehended as unilateral constraints and described using complementary variables.
The combinatorial task of finding a valid structure is solved using a linear complementarity problem.

The synthesis of EMS is understood as an inverse task of dynamics.
Using a fixed configuration, this approach leads to non-linear dynamic control of such systems.
A so-called augmented PD-controller - consisting, on the one hand, of a non-linear feedforward based on inverse dynamics of the EMS and, on the other hand, of a linear feedback using position and velocity errors - is designed.
Global asymptotic stability is proven by explicit construction of a Lyapunov-function.

Some examples showing the usage of the corresponding analytical and synthetic methods are given.

weitere Metadaten

Schlagwörter
Lyapunov-Funktion
Schlagwörter
Strukturvariabilität
Schlagwörter
diskretes elektromechanisches System
Schlagwörter
einheitliche mathematische Modellierung
Schlagwörter
erweiterter PD-Regler
Schlagwörter
inverse Problemstellung
Schlagwörter
lineares Komplementaritätsproblem
Schlagwörter
nichtlineare dynamische Steuerung
Schlagwörter
unilaterale Bindung
SWD SchlagworteDynamische Modellierung
SWD SchlagworteElektromechanik
SWD SchlagworteLagrange-Formalismus
SWD SchlagworteMechatronik
SWD SchlagwortePrinzip der virtuellen Arbeit
DDC Klassifikation620
Institution(en) 
HochschuleTU Chemnitz
FakultätFakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik
InstitutionShaker Verlag GmbH, Aachen
GutachterProf. Dr. sc. nat. Peter Maißer
Prof. Dr.-Ing. Wolfram Dötzel
Priv.-Doz. Dr.-Ing. habil. Roland Süße
DokumententypDissertation
SpracheDeutsch
Tag d. Einreichung (bei der Fakultät)03.03.2005
Tag d. Verteidigung / Kolloquiums / Prüfung15.07.2005
Veröffentlichungsdatum (online)23.12.2005
persistente URNurn:nbn:de:swb:ch1-200501937

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