Kompetenzfeld Regelungstechnik

Moderne mechatronische Systeme werden zunehmend komplexer, wobei das Zusammenwirken verschiedenartiger Teilsysteme eine entscheidende Rolle spielt. Die Integration von Mechanik, Hydraulik, Elektronik und Regelungs- und Steuerungstechnik verlangt nach einer ganzheitlichen domänenübergreifenden Systembetrachtung, wofür modellbasierte Entwurfsmethoden eingesetzt werden.

Schwerpunkte im Kompetenzfeld Regelungstechnik sind der modellbasierte Entwurf mechatronischer Systeme, die Regelung komplexer verteilter Systeme und die Modellierung und Simulation, speziell von Echtzeitanwendungen sowie der Aufbau von HiL-Prüfständen und Prototypen.

Modellbildung mechatronischer Systeme

Auf der Basis physikalisch motivierter Ersatzmodelle werden mechatronische Systeme im Rechner nachgebildet, wobei der Schwerpunkt auf der korrekten Wiedergabe des dynamischen Verhaltens liegt. Je nach Art der Anforderungen können dank einer breiten Toolkompetenz Teilsysteme aus zahlreichen Domänen sowie die Informationsverarbeitung im gewünschten Detaillierungs-
grad abgebildet werden. Auch die für die Simulation benötigte Rechenzeit wird bei der Modellbildung anforderungsgemäß berücksichtigt.

Regelungstechnik: Analyse, Synthese, Simulation

Ausgehend von den Anforderungen an das dynamische Verhalten wird auf der Basis identifizierter Modelle eine geeignete Regelungsstruktur ermittelt. Diese ist in der Regel modular-hierarchisch aufgebaut und orientiert sich an der Struktur des zu regelnden Systems, so dass sich die Inbetriebnahme besonders einfach gestaltet. Die Einstellung der Reglerparameter erfolgt simulationsgestützt durch Optimierung im Zeit- und Frequenzbereich mit dem Ziel einer möglichst hohen Regelgüte, Bandbreite und Robustheit. Bei stark veränderlichen Umgebungsbedingungen werden selbstoptimierende Regelungen eingesetzt, die ihre Ziele selbsttätig an die jeweilige Situation anpassen.

HiL-Prüfstände und Prototypen

Die Hardware-in-the-Loop-Simulation dient dazu, die Funktion von Steuergeräten zu testen. Der Aufbau von HiL-Prüfständen beinhaltet die Erstellung von Modellen, die das Verhalten des zu steuernden (physikalischen) Systems in Echtzeit simulieren. Das Modell muss Sensordaten zur Belegung der Eingänge des Steuergeräts liefern sowie die Ausgänge des Steuergeräts als Eingriff in das Systemverhalten verarbeiten. Im weiteren Sinne können HiL-Prüfstände auch für ganze mechatronische Systeme  erstellt werden. Hier müssen für die Schnittstellen zwischen Prüfgegenstand und Umgebung reale Aktorik und Messtechnik aufgebaut und mit entsprechender Informations-
verarbeitung und Ankopplung an das Modell versehen werden.

Unsere Leistungen:

• Integration von Modellbildung und Simulation in den Entwicklungsprozess zur Reduktion der Anzahl von Prototypen
• Entwicklung aussagefähiger validierter Modelle
• Aufgabenspezifischer Einsatz und Integration unterschiedlicher Modellierungs- und Simulationstools systematischer Regelungs- und Steuerungsentwurf auf Basis identifizierter Modelle
• Rechnergestützte, modellbasierte Systemauslegung, Testautomatisierung Konzeption und Aufbau von Prototypen und Prüfständen