Identifikation nichtlinearer mechatronischer Systeme mit ...

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PSfrag replacements 132 5 Identifikation und Regelung einer Drosselklappe Reibmoment sowie das Federmoment der Rückstellfeder. Das Federmoment wird bestimmt durch zwei auf die Drosselklappe wirkende Rückstellfedern. Abbildung 5.3 zeigt das Prinzip der Wirkungsweise der beiden Federn. Ist das Motormoment gleich Null, so befindet sich die Drosselklappe in der Notlaufposition. Beide Federn sind dann vorgespannt. Wird die Dosselklappe vom Motor geschlossen oder geöffnet, so wird die entsprechende Rückstellfeder weiter gespannt. In der Kennlinie der Feder macht sich das durch einen nahezu sprungförmigen Verlauf des Federmomentes an der Notlaufposition bemerkbar. mit PSfrag replacements mit PSfrag replacements Abb. 5.3: Drosselklappe in den Stellungen geschlossen, Notlaufposition und offen 5.3 Versuchsaufbau Bei dem Versuchsaufbau handelt es sich um einen Verbrennungsmotor der Firma Audi. Aufgrund gesetzlicher Bestimmungen wird der Verbrennungsmotor im Labor nicht in seiner eigentlichen Weise mit fossilem Kraftstoff betrieben, sondern durch eine angekoppelte Asynchronmaschine angetrieben. Diese Anordnung ist in Abbildung 5.4 zusehen. Der Vorteil dieser Anordnung ist zum einen, dass Emissionen vermieden werden und zum anderen kann die gewünschte Verbrennungsmotordrehzahl mit Hilfe des Elektromotors gezielt angesteuert werden. Die Drosselklappe befindet sich, wie bereits erwähnt, im Ansaugtrakt des Verbrennungsmotor. Dies ist in Abbildung 5.5 zusehen. Die technischen Daten der verwendeten Asynchronmaschine und des Umrichters sind den Tabellen 5.2 und 5.3 zu entnehmen. Die Ansteuerung der Drosselklappe und des E-Motors erfolgt ebenso wie in Kapitel 4 mit Hilfe eines Standard-PCs, und dem Echtzeitbetriebssystem xPC–Target V 1.0 von Mathworks. Die Analogein- und ausgabe wird mit dem 12 Bit DA-AD-Wandler DAS–1602 von Keithley Instruments realisiert [Keithly, 1996]. Hierbei wird über mit
5.3 Versuchsaufbau 133 PSfrag replacements mit Abb. 5.4: Verbrennungsmotor (links) mit antreibendem Elektromotor (rechts) PSfrag replacements mit Abb. 5.5: Verbrennungsmotor mit Drosselklappe im Ansaugtrakt Hersteller Fa: Lenze Typ MDFQA 112-22, 100 Nenndrehzahl 2935 min −1 Nenndrehmoment 125 Nm Nennstrom 81.9 A Nennleistung 38.4 kW Trägheitsmoment 470 kg cm 2 Tabelle 5.2: Daten des E-Motors
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Lehrstuhl für Elektrische Antriebs
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