Titelaufnahme

In dieser Arbeit wird der Entwurf einer Positionsregelung für eine Parallelkinematik beschrieben, mit dem eine möglichst hohe Regelungsbandbreite erzielt werden soll. Dazu werden, nach einer Analyse des Stands der Technik, die Synthese verschiedener Regler- und Beobachterkonzepte erläutert sowie die Leistungsfähigkeit dieser Ansätze vor allem unter dem Aspekt der realen Umsetzung analysiert. Dabei erweist sich eine flachheitsbasierte Folgeregelung in globalen Koordinaten in der Kombination mit einem Sliding-Mode-Beobachter in lokalen Gelenkkoordinaten als besonders gut geeignet. Weiterhin wird eine Methode angewandt, mit der Solltrajektorien für Parallelkinematiken in Echtzeit so gefiltert werden können, dass die Stellgrößenbegrenzungen des realen Systems nicht erreicht werden. Auf diese Weise wird der Windup-Effekt, der typisch für Systeme mit Stellgrößenbegrenzung ist, vermieden. Es wird sichergestellt, dass stets die volle Leistungsfähigkeit des Systems ausgenutzt wird. Für die Positionsregelung eines hydraulischen Hexapoden kann mit dem resultierenden Gesamtkonzept eine Bandbreite von bis zu 60 Hz nachgewiesen werden. Das stellt eine signifikante Erweiterung zum Stand der Technik dar, in dem für die Bewegungssimulation mit Parallelkinematiken bisher nur Anregungen im Bereich von wenigen Hertz betrachtet wurden.

In this thesis the design of a position control concept for a parallel kinematic machine with focus on the closed loop control bandwidth is described. An analysis of the stateof the art is followed by the discussion of the synthesis of dierent control and observer concepts. These are investitaged, mainly considering their realization. The combination of a flatness based control in global coordinates with a sliding mode observer in local jointspace coordinates turns out to be particularly suitable. Moreover, a method to filter the reference trajactory for parallel kinematics, in order to avoid input saturations, is applied. Proceeding in this manner, the windup effect, which is typical for systems with input saturations, is prevented and the best usage of the dynamic potential is ensured at alltimes. For the motion control of a hydraulically actuated hexapod using the resulting control concept a closed loop bandwidth of 60 Hz can be proved. This represents a significant extension of the state of the art, in which for motion contol systems with parallel kinematics only excitations in the range of few Hertz have been considered so far.