Die vorliegende Arbeit entstand während meiner Tätigkeit als wissenschaftlicher Mit arbeiter am Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungs einrichtungen (ISW) der Universität Stuttgart. Herrn Professor Dr. -Ing. Dres. h. c. G. Pritschow, dem Leiter des Instituts, gebührt mein besonderer Dank für die Schaffung der Voraussetzungen, die für das Gelingen dieser Arbeit wesentlich waren, für seine wohlwollende Förderung und für die Übernahme des Hauptberichts. Für die Erstellung des Mitberichts danke ich Herrn Professor DrAng. Dr. h. c. W. Schieh len sehr herzlich. Das offene und kollegiale Umfeld am Institut und die sich daraus ergebenden Diskussion en haben wesentlich zum Gelingen dieser Arbeit beigetragen. Darüber hinaus gilt mein ganz besonderer Dank den Herren Christian Fahrbach, Uwe Kosiedowski, Gerhard Ham mann und Franz Krauß. An dieser Stelle möchte ich mich auch bei den Damen und Herren des technischen Büros, der Sekretariate, der Bibliothek sowie der elektrischen und mechanischen Werkstatt für die stets gute Zusammenarbeit bedanken.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung. - 1. 1 Problemstellung. - 1. 2 Stand der Technik. - 2 Nebenbedingungen für die Entwicklung von Direktantriebsrobotern. - 2. 1 Konstruktion und Kinematik. - 2. 2 Steuerungstechnik. - 2. 3 Regelungstechnik. - 2. 4 Nachgiebigkeiten im Roboteraufbau. - 2. 5 Zielsetzung und Vorgehensweise der Arbeit. - 3 Modellbildung für die regelungstechnische Auslegung der Roboterachsen. - 3. 1 Bewegungsgleichung eines Mehrmassenschwingers. - 3. 2 Dreimassenschwinger-Modell. - 3. 3 Übertragungsfunktion des Dreimassenschwingers. - 3. 4 Parameterschwankungen. - 3. 5 Einfluß eines Untersetzungsgetriebes. - 4 Regelung direktangetriebener Roboterachsen. - 4. 1 Auswahl der Regelgrößen. - 4. 2 Auslegungsverfahren. - 4. 3 Regelungsauslegung. - 4. 4 Dimensionierung des Integralanteils. - 4. 5 Einfluß von Zeitkonstanten im Regelungskreis. - 4. 6 Vorsteuerung. - 4. 7 Störverhalten. - 4. 8 Zusammenfassung. - 5 Robuste Regelungsauslegung. - 5. 1 Stellungsabhängigkeit des Streckenverhaltens. - 5. 2 Stellungsabhängige Regelungsparameter. - 5. 3 Stellungsunabhängige Regelungsparameter. - 6 Optimierung der Mechanik und der Regelung. - 6. 1 Optimierung der Mechanik. - 6. 2 Optimierung der Regelung. - 7 Praxisbeispiel. - 7. 1 Aufbau und Daten des untersuchten Roboters. - 7. 2 Regelungs- und Steuerungssystem. - 7. 3 Mechanische Parameter der ersten Roboterachse. - 7. 4 Regelung der ersten Achse. - 7. 5 Verringerung überlagerter Schwingungen mittels Vorsteuerung. - 7. 6 Bahnverhalten des Roboters. - 8 Zusammenfassung und Ausblick. - Literatur.
