Regelung eines Compound-Split-Antriebsstrangs mit aktiver Schwingungsdämpfung

Abstract

Within the framework of the VARI-SPEED research project on rotorcraft with variable rotor speed, the necessity arose to develop a technically mature control concept that is characterised above all by robustness. The basis of such a control system is a well-founded modelling, in which the essential physical properties flow into the system description without coming too much into conflict with the validation data. The modelling and control of a helicopter, in particular a UH-60, leads one to the challenge of a highly non-linear system whose system dynamics change with a set of parameters. In addition, boundary conditions imposed by nature or specifically by the peculiarities of the technical system must be taken into account when designing the controller. In compliance with the principle of similarity in the context of modelling, a hybrid transmission for motor vehicles was chosen, which served as a simplified basis for the controller design. As a control algorithm, the fuzzy MPC is convinced as a suitable candidate and achieved satisfactory results for the given task.

Im Rahmen des Forschungsprojektes VARI-SPEED zu Drehflüglern mit variabler Rotordrehzahl ergab sich die Notwendigkeit ein ausgereiftes Regelungskonzept zu entwickeln, das sich vor allem durch Robustheit auszeichnet. Die Grundlage einer solchen Regelung ist eine fundierte Modellbildung, bei der die wesentlichen physikalischen Eigenschaften in die Systembeschreibung fließen ohne zu sehr in Konflikt mit den Validierungsdaten zu kommen. Die Modellierung und Regelung eines Helikopters, im Speziellen eines UH-60, führt einen vor die Herausforderung eines höhergradig nicht-linearen Systems, dessen Systemdynamiken sich mit einer Menge an Parametern ändert. Daneben sind von der Natur oder konkret von den Besonderheiten des technischen Systems gestellte Randbedingungen beim Reglerentwurf zu beachten. Unter Einhaltung des Ähnlichkeitsprinzips im Rahmen der Modellbildung wurde ein Hybridgetriebe für Kraftfahrzeuge gewählt, das als vereinfachte Basis für den Reglerentwurf seinen Dienst erbracht hat. Als Regelungsalgorithmus überzeugte der Fuzzy-MPC als geeigneter Kandidat und erzielte zufriedenstellende Ergebnisse für die vorliegende Aufgabenstellung.