Drive Control – Regelung elektrischer Antriebe

Innovation durch Intelligenz

Klaus Hofer

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Klaus Hofer, Drive Control – Regelung elektrischer Antriebe (2017), VDE Verlag, Berlin, ISBN: 9783800740956

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Beschreibung / Abstract

Geregelte Elektroantriebe sind weltweit von zentraler Bedeutung für die Automatisierungstechnik. Die Innovation der elektrischen Antriebstechnik liegt in der Erhöhung der Systemintelligenz durch die Implementierung unkonventioneller Regeltheorien in schnelle Mikrocontroller. Dabei geht der Trend zu modellgestützten Antriebsregelungen, bei denen teure Sensorhardware durch kostengünstige Beobachtersoftware ersetzt wird. Parallel dazu erlauben Powerchips die gesamte Antriebselektronik im Klemmkasten oder Anschlussstecker der Maschine unterzubringen.
Der Umgang mit modernen Elektroantrieben erfordert ein breit gefächertes Fachwissen, das von der Regelungstechnik und Mikroprozessortechnik über die Stromrichtertechnik und Elektromechanik bis hin zur Dynamik bewegter Massen reicht. Dieses Wissen vermittelt das vorliegende Werk in geschlossener Form, wobei sich das Spektrum von der Kaskadenregelung mit PI-Reglern bis zu den modellgestützten Verfahren im Zustandsraum erstreckt.
• Dem Leser werden zunächst die klassischen Entwurfsmethoden mit Übertragungsfunktionen und Frequenzkennlinien nahegebracht, um dann, darauf aufbauend, die modernen Theorien wie Steuerbarkeit, Beobachtbarkeit, Raumzeigerdarstellung, Feldorientierung und Fuzzy Control darzustellen.
• Auf die analoge Realisierung der entworfenen Reglerstrukturen mit Operationsverstärkern sowie die digitale Variante mit Mikroprozessoren wird ausführlich eingegangen.
• Sensorlose Antriebsregelungen bilden einen Schwerpunkt dieses Buchs, da auf diesem Sektor ein Wachstumspotenzial der Antriebstechnik mit Wettbewerbsvorteilen für den Anwender liegt.
• Aufgrund der zunehmenden Globalisierung im Zeitalter von Industrie 4.0 sind in einem Sonderkapitel die wichtigsten englischen Fachausdrücke aufgeführt.
• Im Anhang finden sich zahlreiche Testfragen und Übungsaufgaben zur Vertiefung des Stoffs.
• Mit begleitender Computeranimation.

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

  • Drive Control - Regelung elektrischer Antriebe
  • Vorwort
  • Inhalt
  • 1 Entwicklungsgeschichte geregelter Elektroantriebe
  • 2 Elektromechanische Grundlagen
  • 2.1 Rotation und Translation
  • 2.2 Vierquadrantbetrieb
  • 2.3 Elektrische Maschinen und Stromrichter
  • 2.4 Dezentrales Energiemanagement
  • 3 Konventioneller Reglerentwurf im Frequenzbereich
  • 3.1 Zustandsgleichungen und Laplace-Transformation
  • 3.2 Regelungstechnisches Strukturbild
  • 3.3 Übertragungsfunktionen und Stabilität
  • 3.4 Klassische Kaskadenregelung
  • 3.5 Überlagerte Positionsregelung
  • 4 Modellgestützte Regeltheorien im Zeitbereich
  • 4.1 Antriebskonzepte im Zustandsraum
  • 4.2 Antriebskonzepte im Binärmode
  • 4.3 Antriebskonzepte mit Raumzeigern
  • 5 Antriebskonzepte mit Fuzzy-Logik
  • 5.1 Fuzzifizierung von Prozessgrößen
  • 5.2 Interferenz und Regelbasis
  • 5.3 Defuzzifizierung der Stellgröße
  • 6 Antriebsbeispiele für die Low-Cost-Automation
  • 6.1 Vierquadrant-Gleichstromantrieb
  • 6.2 Vierquadrant-Chopper-Antrieb
  • 6.3 Einquadrant-Drehstromantrieb
  • 6.4 Vierquadrant-Drehstromantrieb
  • 6.5 Sensorlose Energierückspeisung in Frequenzumrichtern
  • 6.6 Sensorlose Temperaturregelung in elektrischen Verbrauchern
  • 6.7 Redundante Regelung elektrischer Antriebe
  • 7 Genauigkeit digitaler Regelungen
  • 7.1 Mess- und Abtastfehler
  • 7.2 Rechenungenauigkeiten
  • 7.3 Parameterschwankungen und Modellfehler
  • 8 Verzeichnis der Formelzeichen
  • 9 Mathematischer Anhang
  • 9.1 Regeln der komplexen Rechnung
  • 9.2 Trigonometrische Umformungen
  • 9.3 Lösungsintegrale
  • 9.4 Ableitungen (Differenziale)
  • 9.5 Laplace-Transformation (Korrespondenzen)
  • 9.6 Matrizenoperationen
  • 9.7 Fourier-Transformation periodischer Größen
  • 9.8 Arithmetische und effektive Mittelwerte
  • 10 Englische Fachausdrücke
  • 10.1 Deutsch - Englisch
  • 10.2 Englisch - Deutsch
  • 11 Literatur
  • 12 Übungs- und Testaufgaben
  • 12.1 Konventionelle Regelungstechnik (KRT)
  • 12.2 Moderne, modellgestützte Regelungstechnik (MRT)
  • 12.3 Antriebsregelungen aus der Praxis (ATR)
  • Stichwortverzeichnis

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