Sensorelektronik

Allgemeine Informationen

Projektnummer	6107005
Projekttitel laut Förderbescheid	Integrierte Sensorelektronik zur Zustandsschätzung berührungsfrei gelagerter Rotoren
Akronym	Sensorelektronik
Projektlaufzeit	15.02.2011 - 31.12.2011
Forschungsschwerpunkt	Energie und Umwelt
Zuordnung
Kompetenzfeld	Energie und Umwelt
Themengebiet	Mechatronische Systeme
Grundeinheit	Institut für Prozesstechnik, Prozessautomatisierung und Messtechnik

Inhaltliche Projektbeschreibung

Mit dem Projekt wird das Ziel verfolgt, Störeinflüsse durch örtlich getrennte Anordnung von Positionssensoren, Analog-Digital-Umsetzung und Signalkonditionierung innerhalb der Re-gelung aktiver Magnetlager zu eliminieren. Leitungswege von mehreren 10 m zur analogen Übertragung von Sensorsignalen sind beim Einsatz aktiver Magnetlager in der Kraftwerks-technik üblich. Die Störung/Verrauschung der Sensorsignale wird dadurch begünstigt und die Genauigkeit der Lageregelung reduziert.
Mit Hilfe der integrierten Sensorelektronik soll unter Anwendung stochastischer Zustands-schätzverfahren (Kalman-Filter), der Berücksichtigung charakteristischer Sensorkennlinien und der Anpassung von Verstärkung und Offset eine Signalvorverarbeitung unmittelbar an der Messstelle erfolgen. Die anschließende Signalübertragung an die Antriebsumrichter soll auf digitalem Weg erfolgen. Dadurch wird der Störungseinfluss beseitigt.

Ergebnisse

Schwerpunkte des Projektes sind:  die Modellierung, Simulation und Parametrierung eines Kalman-Filteralgorithmus für bereits existierende Versuchsstände  die Entwicklung und Implementierung der Filter- und Regelalgorithmen für einen Digitalen Signalcontroller (DSC)  die Entwicklung eines Konzeptes zur Umsetzung der integrierten Sensorelektronik auf Basis eines DSC bzw. FPGA  Im Ergebnis des Projektes konnte mittels Simulation nachgewiesen werden, dass durch den Einsatz eines Kalman-Filters eine deutliche Reduzierung des Signalrauschens inner-halb des Regelkreises erreicht werden kann. An einem Hardware-in-the-loop-Prüfstand wurde die für einen DSC entwickelten Regel- und Filteralgorithmen verifiziert. Die Messdaten bestätigten die in der Simulation ermittelten Ergebnisse.

Weitere Daten

• Ansprechpartner

  • Herr Prof. Frank Worlitz (Projektleitung)

• Fördermittelgeber

  • 4-7531.60-02-5150-11 - SMWK 2011
  • 4-7531.60-02-5150-11/1 - SMWK 2011
  
  
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