Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

1 ISB – Vernetzungsworkshop 2007 ISB – Innovatives System Bahn – Begleitmaßnahmen 2006 Dr. Martin Kozek Technische Universität Wien – Institut für Mechanik.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "1 ISB – Vernetzungsworkshop 2007 ISB – Innovatives System Bahn – Begleitmaßnahmen 2006 Dr. Martin Kozek Technische Universität Wien – Institut für Mechanik."—  Präsentation transkript:

1 1 ISB – Vernetzungsworkshop 2007 ISB – Innovatives System Bahn – Begleitmaßnahmen 2006 Dr. Martin Kozek Technische Universität Wien – Institut für Mechanik und Mechatronik Aktive Schwingungsdämpfung durch Regelung elastischer Fahrzeugstrukturen

2 2 ISB – Vernetzungsworkshop 2007 Inhalt Zweck und Definition eines aktiven Schwingungsdämpfungssystems Aktorprinzip Regelsystem und Simulationsergebnisse Experiment Zusammenfassung

3 3 ISB – Vernetzungsworkshop 2007 Zweck einer aktiven Schwingungsdämpfung für Schienenfahrzeuge Erhöhung Fahrkomfort Reduktion der Schwingungen des Wagenkastens und damit der auf den Fahrgast wirkenden Beschleunigungen Gewichtsersparnis und Energieeffizienz Reduktion der Achslasten durch Leichtbau Reduktion der Antriebsenergie Kostenersparnis (in der Fertigung und im Betrieb) Material Fertigungszeiten Antriebsenergie Jedoch: Systemkosten der Regelung Gesamtoptimierung notwendig (Mechatronik)

4 4 ISB – Vernetzungsworkshop 2007 Definition des aktiven Dämpfungssystems Erfassen von Schwingungsausschlägen durch Sensoren ( Messsignale) Berechnen von Stellsignalen aus den Messsignalen durch einen Regler Ansteuerung der Aktoren mit den Stellsignalen zur Reduktion der gemessenen Schwingungsausschläge

5 5 ISB – Vernetzungsworkshop 2007 Regelsystem Ziel: Beeinflussung der elastischen Schwingungen (Eigenmoden) durch die Regelung Mechatronisches Konzept Messen (Signalrückführung) Regler Stellen Verstärker

6 6 ISB – Vernetzungsworkshop 2007 Aktorprinzip mit Vorspannung Struktur Konsole (Piezo-) Aktor F(t) U(t) F(t)

7 7 ISB – Vernetzungsworkshop 2007 Grundeigenformen von Metrofahrzeugen Zusätzlich: Moden höherer Ordnung und Eigenformen mit lokal konzentrierten Deformationen Eigenschwingungsformen Biegung Dachquerverziehung Torsion

8 8 ISB – Vernetzungsworkshop 2007 Blockschaltbild des Regelsystems Entwurfsmodell der flexiblen Struktur (Simulationsmodell des Wagenkastens) EINGANGSSTÖRUNGEN (Leistungsdichtespektren von System- und Messrauschen) UNSICHERHEITEN (Aktoren, vernachlässigte Dynamik) PERFORMANCEGRÖSSEN (Beschl., Stellgrößen...) REGLER

9 9 ISB – Vernetzungsworkshop 2007 Reglerauslegung und Ergebnisse Auslegung eines -Synthese-Reglers Leistungsdichtespektrum der Vertikalbeschleunigung Additives Unsicherheitsgewicht (grün: große Unsicherheit ergibt schwachen Regler rot: kleine Unsicherheit ergibt starken Regler) Deutliche Reduktion der Amplituden der ersten drei Moden!

10 10 ISB – Vernetzungsworkshop 2007 Experiment - Modell Aufgabenstellung –Wagenkastenmodell (Maßstab ca. 1:10) –FE-Analyse zur Auslegung –Experimentelle Modalanalyse am Modell –Validierung des Regelungssystems am Prüfstand

11 11 ISB – Vernetzungsworkshop 2007 Experiment - Prüfstand Messgrößen Anregung Signalaufbereitung

12 12 ISB – Vernetzungsworkshop 2007 Experiment - Ergebnisse Leistungsdichtespektrum der Vertikalbeschleunigung BiegungTorsion K PP,e –Zustandsraumregler ausgelegt durch Pole- Placement mit Kalmanfilter als Beobachter K DK2,e –Regler ausgelegt durch - Synthese/D-K-Iteration (H - Entwurf)

13 13 ISB – Vernetzungsworkshop 2007 Zusammenfassung Durch das gezeigte aktive Schwingungsdämpfungssystem lassen sich Strukturschwingungen von Schienenfahrzeugen reduzieren Mit Hilfe des vorgestellten Regelungssystems sind mechanisch einfachere Wagenkasten-Rohbauten möglich Das vorgestellte Konzept, das sowohl theoretisch als auch am Modell experimentell untersucht wurde ist auch für andere Wagenkästen anwendbar


Herunterladen ppt "1 ISB – Vernetzungsworkshop 2007 ISB – Innovatives System Bahn – Begleitmaßnahmen 2006 Dr. Martin Kozek Technische Universität Wien – Institut für Mechanik."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen