Bewertung und Überwachung von Antriebsregelkreisen mithilfe der Prony‐Analyse

Produzierende Unternehmen sehen sich einem stetig wachsenden Kostendruck ausgesetzt, der durch steigende Rohstoffpreise zusätzlich verschärft wird. In diesem Umfeld wächst die Notwendigkeit einer möglichst fehlerfreien Produktion. Eine vollständige Vermeidung von Fehlern und Ausfällen durch konstruktive Maßnahmen sowie durch die Berücksichtigung von Sicherheiten ist während des Entwurfs nicht mit akzeptablem Aufwand zu verwirklichen. Eine Möglichkeit, die Prozesssicherheit dennoch weiter zu steigern, ist die Überwachung von Prozess‐ und Maschinenparametern. Obwohl geregelte Antriebe eine zentrale Position in der industriellen Fertigung einnehmen, spielen diese bei der Überwachung bisher in Wissenschaft und Praxis kaum eine Rolle. Der durch die Antriebsregelung wesentlich beeinflusste Punkt der Dynamik und die Regelkreise selbst werden nicht oder nur ungenügend in die Überwachung einbezogen. Aus folgenden Trends in der Produktionstechnik lässt sich jedoch ein steigender Einfluss der Antriebsregelkreise auf das gesamte Maschinenverhalten ableiten: - Durch den Einsatz von Direktantrieben entfallen mechanische Übertragungsglieder und deren Filterwirkung. Somit wirken einerseits die Prozessgrößen unmittelbarer auf Antriebsgrößen und zum anderen steigt der Einfluss des Regelverhaltens auf den Prozess. - Durch Leichtbau und Reduzierung der Reibung werden die dämpfenden Eigenschaften der Mechanik reduziert. - Leichtere, flexiblere Strukturen mit sinkender Dämpfung stellen hohe Ansprüche an die eingesetzten Regler. Unter Umständen werden arbeitspunktabhängige Reglereinstellungen oder die Adaption der Reglerparameter notwendig. Ein zeitgemäßes Maschinenmonitoring erfordert daher die Einbeziehung des Reglerverhaltens in die Überwachungsstrategie. Voraussetzung dafür sind auf die Anforderungen der Antriebsregelung zugeschnittene Methoden. Als zentraler Regelkreis besitzt die Drehzahl bzw. Geschwindigkeitsregelung großen Einfluss auf die Dynamik der Lageregelung. Typischerweise wird für den geschlossenen Drehzahlregler eine möglichst große Bandbreite bei einer Dämpfung von 0,5 ‐ 0,7 angestrebt. Die beschriebene Herangehensweise überwacht die Güte der Drehzahlregelung anhand deren Dämpfungsverhaltens und detektiert insbesondere aggressive, zu Schwingungen neigende Parametrierungen (D