Adaptives Stromregelungsverfahren für Magnetventile

In hydraulischen Antriebssystemen für Nutzfahrzeuge, wie Bagger und Kräne, werden Magnetventile zur Leistungsverteilung eingesetzt. Diese unterliegen in der Regel Fertigungstoleranzen und damit großen Parameterschwankungen.

Die adaptive Regelung zielt darauf ab, auch bei schwankenden, unsicheren oder unbekannten Systemparametern eine hohe Regelgüte zu erreichen. Darüber hinaus ermöglicht die adaptive Regelung den Einsatz desselben Reglers in einer Klasse strukturell vergleichbarer Systeme. Aufgrund des adaptiven Verfahrens ist keine manuelle Anpassung der Reglerparameter erforderlich.

In ihrer Forschungsarbeit stellt das Forschungsteam um Tobias Glück und Andreas Kugi (beide Center for Vision, Automation & Control) ein adaptives und leistungsfähiges Stromregelungsverfahren für Magnetventile vor. Der Regler besteht aus einer adaptiven, modellbasierten Vorsteuerung und Rückführung. Die Systemparameter werden dabei mit Hilfe eines maßgeschneiderten rekursiven Least-Squares-Verfahrens geschätzt.

Die vorgeschlagene Lösung unterscheidet sich von bestehenden Ansätzen durch die adaptive Vorsteuerung und die Art und Weise, wie die Parameterschätzung durchgeführt wird. Das Regelungskonzept wird an drei Magnetventilen aus verschiedenen Anwendungen getestet, die sich in ihrer Bauart und den wesentlichen Parametern unterscheiden. Die experimentellen Ergebnisse zeigen eine hohe Regelgüte und eine schnelle Parameterkonvergenz trotz der nichtlinearen Abhängigkeit der Induktivität von Strom und Position. Die experimentellen Ergebnisse wurden auch mit zwei aus der Literatur bekannten Regelungsverfahren verglichen. Beide wurden von dem vorgeschlagenen Reglungskonzept übertroffen.

Publikation:
M. Schwegel, T. Glück, V. Shaferman, L. Zaccarian and A. Kugi, "Adaptive Two-Degrees-of-Freedom Current Control for Solenoids: Theoretical Investigation and Practical Application," in IEEE Transactions on Control Systems Technology, 2022, pp. 1-14.
doi: 10.1109/TCST.2022.3211457.