Der Parallel-Antrieb #####

Die Fehlerkompensation

Da der Regelantrieb – wie bereits erwähnt – lediglich zur Korrektur der Fehler dient, ist seine erforderliche Leistung von der Höhe der Fehler des Leistungsantriebs abhängig. Dabei spielt die Art des Fehlers eine entscheidende Rolle.

Kompensation eines Drehmomentfehlers

Drehmomentfehler des Leistungsantriebs können bei Umrichterantrieben aus elektromagnetischen Abweichungen des Leistungsantriebs und aus Differenzen zwischen Modellierung in der Regelung und der Realität entstehen. Hierzu zählen:

• Temperaturdrift der Drehmoment-Strom-Kennlinie,
• Abweichungen zwischen Motormodell und Motor,
• Gleichstromanteile des Umrichters und Unsymmetrien im Ausgangsstrom.

Die Kompensation solcher Fehler geschieht wie folgt: Beide Antriebe wirken über die elastischen Übertragungselemente C_LA und C_RA auf die Last und erzeugen zusammen das Drehmoment M. Der Leistungsantrieb erzeugt das Drehmoment M_LA mit dem Fehler ΔM_LA. Handelt es sich um eine zeitlich konstante oder nur langsam veränderliche Abweichung, muss im stationären Betrieb der Regelantrieb den Fehler ausgleichen und damit das Drehmoment M_RA liefern, welches genauso groß ist wie der Drehmomentfehler ΔM_LA. Er muss also eine dementsprechende Leistung zur Verfügung stellen.

Vielfach handelt es sich bei den Fehlern jedoch um periodische Drehmomentabweichungen. Der Drehmomentfehler hat dann angenähert einen sinusförmigen Zeitverlauf. Aufgrund der Elastizität zwischen Regelantrieb und Last muss der Regelantrieb in diesem Fall abhängig vom Drehmomentfehler einen Winkel zusätzlich zur Last zurücklegen. Daraus ergibt sich eine zusätzliche Winkelgeschwindigkeit und Beschleunigung für den Regelantrieb. Der Regelantrieb muss hierfür ein zusätzliches Drehmoment zur Beschleunigung aufbringen und damit auch eine höhere Leistung als für den stationären Drehmomentfehler aufweisen.

Kompensation eines Winkelfehlers

Bei Antrieben mit Getrieben treten Abweichungen in Form eines Teilungsfehlers auf. Dies macht sich als Winkelfehler zwischen Leistungsantrieb und Last bemerkbar. Ursache sind Abweichungen in der Verzahnung und Exzentrizitäten der Zahnräder und Wellen des Getriebes. Als Beispiel sei ein Ritzel mit einem Teilkreisdurchmesser von 60 mm und einem Eingriffswinkel von 30 ° betrachtet.

Ein Höhenschlag des Ritzels von 50 μm führt zu einem tangentialen Fehler von 25 μm. Daraus ergibt sich ein Winkelfehler von ± 3 arcmin. Der Fehler von insgesamt 6 arcmin ist vom Regelantrieb zu kompensieren. Dazu muss der Regelantrieb den gesamten Antrieb so beschleunigen, dass der Winkelfehler eliminiert wird. Das benötigte Drehmoment ist proportional zur Massenträgheit und dem Winkelfehler sowie quadratisch von der Drehzahl abhängig.

Kompensation einer Getriebelose

Eine Getriebelose macht sich beim Lastwechsel, das heißt bei der Drehmomentoder Kraftumkehr, als Winkelfehler bemerkbar. Bei der Parallelschaltung eines Leistungsantriebs mit einem Regelantrieb muss während der Zeitdauer, in der aufgrund der Lose der Leistungsantrieb kein Drehmoment übertragen kann, der Regelantrieb das gesamte Drehmoment aufbringen.

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