DE102023106627A1 - Method for testing control and regulation components of a drive system and drive system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Testen steuerungs- und/oder regelungstechnischer Komponenten eines elektrischen Antriebssystems (10), wobei das Antriebssystem (10) elektromechanische Komponenten (12) aufweist, die einen elektrischen Motor (22) umfassen. Der elektrische Motor (22) wird mittels einer Energieversorgungseinrichtung mit elektrischer Energie versorgt, wobei das Antriebssystem (10) eine Regelungseinrichtung (16) zur Regelung des Antriebssystems (10) aufweist, die dazu ausgebildet ist, zum Regeln des Antriebssystems (10) eine Steuergröße zu erzeugen, mittels derer die Energieversorgungseinrichtung gesteuert wird. Zum Testen einer Steuerungs- und/oder regelungstechnischen Komponente des Antriebssystems (10), insbesondere der Regelungseinrichtung, wird die Steuergröße erfasst und als Eingangsgröße für eine durch eine elektronische Recheneinheit durchgeführte Simulation des zu erwartenden Verhaltens des elektrischen Antriebssystems (10) mittels eines Modells der elektromechanischen Komponenten (12) des Antriebssystems (10) genutzt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Testen steuerungs- und/oder regelungstechnischer Komponenten eines elektrischen Antriebssystems und ein elektrisches Antriebssystem nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a method for testing control and/or regulation components of an electric drive system and an electric drive system according to the preambles of the independent claims.
Antriebssysteme der in Rede stehenden Art weisen elektromechanische Komponenten, wie insbesondere einen elektrischen Motor und eine mittels des Motors angetriebene technische Einrichtung, auf. Bei der technischen Einrichtung kann es sich beispielsweise um eine Maschine und/oder eine Anlage oder einen Bestandteil einer Maschine und/oder eine Anlage handeln.Drive systems of the type in question have electromechanical components, such as in particular an electric motor and a technical device driven by the motor. The technical device can be, for example, a machine and/or a system or a component of a machine and/or a system.
Moderne Antriebssysteme weisen Regelungseinrichtungen auf, die zur Regelung des Antriebssystems dienen. Diese stellen insoweit eine technische Herausforderung dar, dass zum Funktionieren einer realen Regelung eines Antriebssystems entsprechende Parameter der Regelungseinrichtung eingestellt werden müssen.Modern drive systems have control devices that serve to control the drive system. These represent a technical challenge in that the corresponding parameters of the control device must be set in order for a real control of a drive system to work.
Zwar lässt sich das Verhalten eines Antriebssystems durch Simulationen weitgehend vorausberechnen, diese vereinfachen das System jedoch stark, insbesondere Echtzeiteigenschaften können in der Simulation verloren gehen. Daher ist es in der Praxis nur sehr eingeschränkt möglich, die für den jeweiligen Anwendungsfall einzustellenden Parameter ausreichend genau vorauszuberechnen.Although the behavior of a drive system can be largely predicted using simulations, these greatly simplify the system, and real-time properties in particular can be lost in the simulation. In practice, it is therefore only possible to predict the parameters to be set for the respective application with sufficient accuracy to a very limited extent.
In der Praxis bedeutet dies, dass bei Inbetriebnahmen von Antriebssystemen ein erheblicher Zeit- und Arbeitsaufwand in die Einstellung einzelner Regler einfließt oder dass während Konstruktions- und/oder Entwicklungsphasen entsprechende Laborversuche unter Nutzung entsprechender elektromechanischer Komponenten des Antriebssystems erfolgen müssen.In practice, this means that when commissioning drive systems, a considerable amount of time and effort is spent on setting up individual controllers or that appropriate laboratory tests must be carried out during design and/or development phases using the corresponding electromechanical components of the drive system.
Für die Anwendungspraxis wäre es jedoch wünschenswert, Regelungseinrichtungen der in Rede stehenden Art für einen konkreten Anwendungsfall bereits möglichst genau einstellen zu können, ohne dass diese mit den weiteren elektromechanischen Komponenten des Antriebssystems verbunden sind. Dies ist mit bisherigen Simulationsmöglichkeiten noch nicht in zufriedenstellender Weise möglich.For practical applications, however, it would be desirable to be able to adjust control devices of the type in question as precisely as possible for a specific application without them being connected to the other electromechanical components of the drive system. This is not yet possible in a satisfactory manner with current simulation options.
Es bieten zwar bekannte Systeme, wie beispielsweise das in der
Auch die
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Antriebssystem aufzuzeigen, die es ermöglichen, steuerungs- und/oder Regelungstechnische Komponenten des Antriebssystems möglichst realistisch zu testen, ohne dass hierfür elektromechanische Komponenten des Antriebssystems wie insbesondere der elektrische Motor und/oder der Antriebsstrang, oder gar die gesamte technische Einrichtung selbst benötigt werden.The invention is therefore based on the object of demonstrating a method and a drive system which make it possible to test control and/or regulation components of the drive system as realistically as possible without the need for electromechanical components of the drive system, such as in particular the electric motor and/or the drive train, or even the entire technical device itself.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die Merkmale der abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen.The object is achieved by a method having the features of the independent claims. The features of the dependent claims relate to advantageous embodiments.
Das Verfahren zum Testen steuerungs- und regelungstechnischer Komponenten eines elektrischen Antriebssystems hat Antriebssysteme zum Gegenstand, die elektromechanische Komponenten aufweisen. Die elektromechanischen Komponenten umfassen einen elektrischen Motor. Das Antriebssystem kann in diesem Zusammenhang einen Bestandteil eines Antriebs einer technischen Einrichtung darstellen. Bei der technischen Einrichtung kann es sich insbesondere um eine Maschine und/oder eine Anlage handeln, wobei die technische Einrichtung und/oder ein Bestandteil der technischen Einrichtung durch das Antriebssystem, insbesondere den elektrischen Motor, angetrieben wird.The method for testing control and regulation components of an electric drive system relates to drive systems that have electromechanical components. The electromechanical components include an electric motor. In this context, the drive system can be a component of a drive of a technical device. The technical device can in particular be a machine and/or a system, wherein the technical device and/or a component of the technical device is driven by the drive system, in particular the electric motor.
Der elektrische Motor wird mittels einer Energieversorgungseinrichtung mit elektrischer Energie versorgt. Dabei weist das Antriebssystem eine Regelungseinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, zum Regeln des Antriebssystems eine Steuergröße zu erzeugen, mittels derer die Energieversorgungseinrichtung gesteuert wird.The electric motor is supplied with electrical energy by means of an energy supply device. The drive system has a control device which is designed to generate a control variable for controlling the drive system, by means of which the energy supply device is controlled.
Die Aufgabe wird insbesondere dadurch gelöst, dass das Verfahren vorsieht, dass zum Testen einer steuerungs- und/oder regelungstechnischen Komponente des Antriebssystems die Steuergröße erfasst und als Eingangsgröße für eine durch eine elektronische Recheneinheit durchgeführte Simulation des zu erwartenden Verhaltens des elektrischen Antriebssystems mittels eines Modells der elektromechanischen Komponenten des Antriebssystems genutzt wird. Dabei handelt es sich bei der zu testenden steuerungs- und/oder regelungstechnischen Komponente des Antriebssystems insbesondere um die Regelungseinrichtung zur Regelung des Antriebssystems.The problem is solved in particular by the method providing that for the test The control variable is recorded by a control and/or regulation component of the drive system and used as an input variable for a simulation of the expected behavior of the electric drive system carried out by an electronic processing unit using a model of the electromechanical components of the drive system. The control and/or regulation component of the drive system to be tested is in particular the control device for controlling the drive system.
Mit anderen Worten wird zwischen der Regelungseinrichtung und der Energieversorgungseinrichtung des Antriebssystems eine Steuergröße abgegriffen und als Eingangsgröße einer rein virtuellen Simulation des elektromechanischen Teils des Antriebssystems zugeführt. Auf diese Weise wird anschaulich ein Systemschnitt zwischen realer Technik und virtueller Simulation zwischen Regelungseinrichtung und Energieversorgungseinrichtung durchgeführt.In other words, a control variable is tapped between the control device and the power supply device of the drive system and fed as an input variable to a purely virtual simulation of the electromechanical part of the drive system. In this way, a clear system interface is carried out between real technology and virtual simulation between the control device and the power supply device.
Gegenüber den bekannten Möglichkeiten bietet diese Vorgehensweise den Vorteil, dass zwar auf der einen Seite der überwiegende Teil der Komponenten des Gesamtsystems rein virtuell simuliert wird, auf der anderen Seite jedoch gerade die Regelungseinrichtung bis hin zur Ausgabe der Steuergröße real betrieben wird. Sämtliche Einflüsse, die der realen Ausgestaltung der Regelungseinrichtung geschuldet sind, fließen daher in vollem Umfang in das Ergebnis des Verfahrens ein. Gleichzeitig werden jedoch im Hinblick auf die elektromechanischen Komponenten die Vorteile der Simulation, nämlich dieser elektromechanischen Komponenten real gar nicht zur Durchführung des Verfahrens zu benötigen, realisiert. Es hat sich gezeigt, dass sich auf diese Weise mit einem in der Praxis sehr geringen apparativen Aufwand (im Grunde wird nur die Regelungseinrichtung des Antriebssystems für die Durchführung des Verfahrens benötigt) eine wesentlich genauere Simulation des Verhaltens des realen Antriebssystems realisieren lässt, als mit den reinen Simulationsverfahren nach dem Stand der Technik.Compared to the known options, this procedure offers the advantage that, on the one hand, the majority of the components of the overall system are simulated purely virtually, but on the other hand, the control device is actually operated right up to the output of the control variable. All influences that are due to the actual design of the control device are therefore fully incorporated into the result of the process. At the same time, however, with regard to the electromechanical components, the advantages of simulation are realized, namely that these electromechanical components are not actually needed to carry out the process. It has been shown that in this way, with very little equipment effort in practice (basically only the control device of the drive system is needed to carry out the process), a much more accurate simulation of the behavior of the real drive system can be realized than with pure simulation methods according to the state of the art.
Bei der Energieversorgungseinrichtung kann es sich um ein Leistungsteil eines Frequenzumrichters handeln. Moderne Frequenzumrichter, bei denen sich insbesondere auch um sogenannte Servoumrichter handeln kann, weisen eine Regelungseinrichtung auf, die vergleichsweise komplex gestaltet sein kann, bis hin zum Einsatz eingebetteter Computer als Bestandteil der Regelungseinrichtung. Weiter weisen Frequenzumrichter insbesondere ein Leistungsteil auf, bei dem es sich um den Umrichter im engeren Sinne, also insbesondere eine Kombination aus Gleichrichter und Wechselrichter mit einem Zwischenkreis, handelt. Das Verfahren kann insbesondere vorsehen, dass die Steuergröße, die erfasst und für die Simulation genutzt wird, die Steuergröße ist, mit der eine Regelungseinrichtung eines Frequenzumrichters dessen Leistungsteil ansteuert.The energy supply device can be a power section of a frequency converter. Modern frequency converters, which can also be so-called servo converters, have a control device that can be relatively complex, up to the use of embedded computers as part of the control device. Furthermore, frequency converters in particular have a power section, which is the converter in the narrower sense, i.e. in particular a combination of rectifier and inverter with an intermediate circuit. The method can in particular provide that the control variable that is recorded and used for the simulation is the control variable with which a control device of a frequency converter controls its power section.
Das Leistungsteil kann dabei insbesondere dazu ausgebildet sein, eine pulsweitenmodulierte Spannung zur Versorgung des Motors zu erzeugen. Pulsweitenmodulation, auch als Pulslängenmodulation, Pulsbreitenmodulation oder Pulsdauermodulation bezeichnet, ist eine Modulationsart, mittels derer die Wechselrichter veränderliche Ausgangsspannungen, deren Frequenzen in beiden Grenzen geregelt werden können, erzeugen können. Entsprechend eignen sich derartige Leistungsteile in vorteilhafter Weise für regelbare Antriebssysteme.The power unit can be designed in particular to generate a pulse-width modulated voltage to supply the motor. Pulse width modulation, also known as pulse length modulation, pulse width modulation or pulse duration modulation, is a type of modulation by means of which the inverters can generate variable output voltages whose frequencies can be regulated within both limits. Accordingly, such power units are advantageously suitable for controllable drive systems.
Bei der Steuergröße kann es sich um ein Spannungssignal handeln. Ein derartiges Spannungssignal dient bei regelungstechnischer Betrachtung des elektrischen Antriebssystems als Steuergröße und damit als Eingangssignal der Energieversorgungseinrichtungen, die wiederum ein Stellglied darstellt. Die von der Energieversorgungseinrichtung erzeugte Versorgung des elektrischen Motors mit elektrischer Energie stellt dann die Stellgröße des Regelkreises, den das Antriebssystem bildet, dar.The control variable can be a voltage signal. When considering the control technology of the electric drive system, such a voltage signal serves as a control variable and thus as an input signal of the energy supply devices, which in turn represent an actuator. The supply of electrical energy to the electric motor generated by the energy supply device then represents the manipulated variable of the control loop that the drive system forms.
Das Verfahren kann vorsehen, dass eine Steuerungseinrichtung die Regelungseinrichtung ansteuert. Eine derartige Steuerungseinrichtung kann beispielsweise dazu dienen, einen geregelten Antrieb eines Antriebssystems für die Bewältigung komplexer Aufgaben durch die technische Einrichtung anzusteuern, beispielsweise, um den durch den elektrischen Antrieb angetriebenen Bestandteil der technischen Einrichtung bestimmte Bewegungsabfolgen ausführen zu lassen. In diesem Zusammenhang kann die Steuerungseinrichtung insbesondere Sollwerte für die Regelung vorgeben, beispielsweise Drehzahlen, auf die das Antriebssystem durch die Regelungseinrichtung geregelt wird. Mit anderen Worten gibt die Steuerungseinrichtung insbesondere eine Führungsgröße für die Regelungseinrichtung vor.The method can provide that a control device controls the regulating device. Such a control device can be used, for example, to control a regulated drive of a drive system for the technical device to handle complex tasks, for example to have the component of the technical device driven by the electric drive carry out certain movement sequences. In this context, the control device can in particular specify setpoints for the regulation, for example speeds to which the drive system is regulated by the regulating device. In other words, the control device in particular specifies a reference variable for the regulating device.
Das Modell der elektromechanischen Komponenten kann insbesondere ein Motormodell, welches Eigenschaften des Motors beschreibt, umfassen. Durch ein derartiges Motormodell können insbesondere die steuerungs- und/oder regelungstechnischen Eigenschaften des elektrischen Motors beschrieben werden. Dabei kann das Verfahren vorsehen, dass die Möglichkeit zur Auswahl zwischen einer Mehrzahl vordefinierter Motormodelle besteht. Auf diese Weise kann das unterschiedliche Steuerungs- und/oder regelungstechnische Verhalten unterschiedlicher elektrischer Motoren, die jeweils Bestandteil des Antriebssystems sein können, berücksichtigt werden.The model of the electromechanical components can in particular comprise a motor model that describes the properties of the motor. Such a motor model can in particular describe the control and/or regulation properties of the electric motor. The method can provide for the possibility of selecting between a plurality of predefined motor models. In this way, the different control and/or regulation behavior of different electric motors, each of which may be part of the drive system.
Das Modell der elektromechanischen Komponenten umfasst insbesondere ein Lastmodell, dass die durch den Motor bewegte Last der technischen Einrichtung beschreibt. Hierbei hängt die Komplexität des Lastmodells insbesondere von der Komplexität der technischen Einrichtung ab. Ein Lastmodell kann insbesondere das Lastmoment (auch als Gegenmoment bezeichnet), dass die anzutreibenden Bestandteile der technischen Einrichtung dem antreibenden Motor entgegensetzen, beschreiben. So kann es sich bei dem Lastmodell beispielsweise um ein Lastmodell, das eine Last mit konzentrierter Masse beschreibt, beispielsweise einen Massenschwinger, handeln. Das Verfahren kann auch vorsehen, dass die Möglichkeit zur Auswahl zwischen einer Mehrzahl vordefinierter Lastmodelle besteht, die insbesondere eine unterschiedliche Komplexität aufweisen können.The model of the electromechanical components includes in particular a load model that describes the load of the technical device moved by the motor. The complexity of the load model depends in particular on the complexity of the technical device. A load model can in particular describe the load torque (also referred to as counter torque) that the components of the technical device to be driven oppose to the driving motor. For example, the load model can be a load model that describes a load with concentrated mass, for example a mass oscillator. The method can also provide for the possibility of choosing between a plurality of predefined load models, which can in particular have different levels of complexity.
Das Verfahren kann in diesem Zusammenhang vorsehen, dass das Modell der elektromechanischen Komponenten, insbesondere das Motormodell und/oder das Lastmodell, wenigstens einen anpassbaren Parameter umfasst, der vor und/oder während der Durchführung des Verfahrens angepasst werden kann. Auf diese Weise wird es möglich, entweder im Vorfeld oder auch während des Testens Eigenschaften der simulierten elektromechanischen Komponente zu variieren. So kann beispielsweise das Verhalten, wenn ein schwereres oder ein leichteres Werkstück in eine Maschine eingespannt wird, simuliert werden, in dem ein entsprechender Parameter angepasst wird.In this context, the method can provide that the model of the electromechanical components, in particular the motor model and/or the load model, comprises at least one adjustable parameter that can be adjusted before and/or during the execution of the method. In this way, it is possible to vary properties of the simulated electromechanical component either in advance or during testing. For example, the behavior when a heavier or lighter workpiece is clamped into a machine can be simulated by adjusting a corresponding parameter.
Bei dem wenigstens einen anpassbaren Parameter, den das Modell der elektromechanischen Komponenten, insbesondere das Lastmodell, umfassen kann, kann es sich um einen Parameter zur Beschreibung eines Trägheitsmoments, einen Parameter zur Beschreibung einer Reibung und/oder einen Parameter zur Beschreibung eines Lastmoments handeln. Alternativ und/oder ergänzend können über Parameter auch vordefinierte Lasttypen auswertbar sein, die beispielsweise das Lastmoment als Funktion der Drehzahl quantitativ beschreiben. Derartige vordefinierte Lasttypen können mittels geeigneter weiterer Parameter parametrierbar sein, beispielsweise um die Abhängigkeit des Gegenmoments von der Drehzahl und/oder das zeitabhängige Verhalten des Lastmodells zu quantifizieren.The at least one adaptable parameter that the model of the electromechanical components, in particular the load model, can include can be a parameter for describing a moment of inertia, a parameter for describing friction and/or a parameter for describing a load torque. Alternatively and/or additionally, predefined load types can also be evaluated using parameters, which, for example, quantitatively describe the load torque as a function of the speed. Such predefined load types can be parameterized using suitable additional parameters, for example to quantify the dependence of the counter torque on the speed and/or the time-dependent behavior of the load model.
Das Verfahren kann insbesondere vorsehen, dass mittels der Simulation eine von der Regelungseinrichtung zur Regelung des Antriebssystems genutzte Regelgröße für die Durchführung des Verfahrens simuliert wird. Bei dieser Regelgröße kann es sich beispielsweise um die tatsächliche Drehzahl des Motors handeln.The method can in particular provide that a controlled variable used by the control device to control the drive system is simulated for carrying out the method by means of the simulation. This controlled variable can be, for example, the actual speed of the motor.
Die Simulation einer Regelgröße ermöglicht es letztendlich, mittels des Verfahrens einen geschlossenen Regelkreis zu simulieren, an dem die reale Regelungseinrichtung beteiligt ist. Auf diese Weise kann die Regelungseinrichtung unter zwar simulierten, jedoch „realistischen“ Bedingungen getestet werden, sodass bei den Tests das tatsächliche Regelungsverhalten der realen Hardware in das Ergebnis einfließt.The simulation of a controlled variable ultimately makes it possible to use the method to simulate a closed control loop in which the real control device is involved. In this way, the control device can be tested under simulated but "realistic" conditions, so that the actual control behavior of the real hardware is included in the test result.
Das Verfahren kann genutzt werden, um eine Inbetriebnahme des Antriebssystems zu beschleunigen, indem ein Verfahren der beschriebenen Art vor der Inbetriebnahme der elektromechanischen Komponenten durchgeführt wird. Auf diese Weise kann während der Durchführung des Verfahrens bereits die Parametrierung der Regelung überprüft und gegebenenfalls entsprechend angepasst werden, bevor die Inbetriebnahme der realen elektromechanischen Komponenten erfolgt. Diese kann dann wiederum mit einer wesentlich besseren Voreinstellung der Regelung gestartet werden, als dies bei den nach dem Stand der Technik bekannten Verfahren der Fall ist. Dadurch werden die Einstellarbeiten im Hinblick auf die Parametrierung, die im Rahmen der Inbetriebnahme der elektromechanischen Komponenten des Antriebssystems erfolgen muss, in ihrem Aufwand wesentlich reduziert. Dabei kann die Durchführung des Verfahrens insbesondere bereits erfolgen, bevor die elektromechanischen Komponenten des Antriebssystems für die Inbetriebnahme zur Verfügung stehen. Dies bedeutet insbesondere, dass das Verfahren genutzt werden kann, bevor die bauliche Fertigstellung des Antriebssystems abgeschlossen ist. Das Verfahren ermöglicht es, die Parametrierung der Regelungseinrichtung bereits vorzunehmen, bevor die simulierten elektromechanischen Komponenten überhaupt hergestellt sind. Dadurch ist eine vollständige Entkopplung des Verfahrens - zeitlich wie örtlich - von der Bereitstellung der elektromechanischen Komponenten möglich.The method can be used to accelerate commissioning of the drive system by carrying out a method of the type described before commissioning the electromechanical components. In this way, the parameterization of the control can be checked while the method is being carried out and, if necessary, adjusted accordingly before the real electromechanical components are commissioned. This can then in turn be started with a much better presetting of the control than is the case with the methods known from the state of the art. This significantly reduces the effort required for setting parameters that must be carried out when commissioning the electromechanical components of the drive system. The method can be carried out before the electromechanical components of the drive system are available for commissioning. This means in particular that the method can be used before the structural completion of the drive system is complete. The method makes it possible to parameterize the control device before the simulated electromechanical components have even been manufactured. This makes it possible to completely decouple the process - both in terms of time and location - from the provision of the electromechanical components.
Das Verfahren kann insbesondere genutzt werden, um das Antriebssystem nach einer Änderung einer Software des Antriebssystems zu überprüfen. Bei der Software kann es sich insbesondere um eine Software einer steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung des Antriebssystems, wie beispielsweise einem eingebetteten Computer in einem Frequenzumrichter, handeln. Auf diese Weise kann das Verfahren genutzt werden, um sicherzustellen, dass nach einem derartigen Software-Update die Regelung des Antriebssystems weiterhin funktioniert, ohne dafür die realen elektromechanischen Komponenten des Antriebssystems bewegen zu müssen. Dies kann, beispielsweise im Falle eines fehlerhaften Software-Updates, Risiken, wie beispielsweise die Beschädigung der technischen Einrichtung, die aus einer nicht mehr funktionsfähigen Regelung herrühren, ausschließen.The method can be used in particular to check the drive system after a change to the software of the drive system. The software can in particular be software of a control and/or regulation device of the drive system, such as an embedded computer in a frequency converter. In this way, the method can be used to ensure that the control of the drive system continues to function after such a software update without having to move the real electromechanical components of the drive system. This can, for example in the case of a faulty software update, lead to risks such as Exclude damage to the technical equipment resulting from a control system that no longer functions.
Dabei kann die Überprüfung insbesondere erfolgen, indem ein Ergebnis eines mit einem beschriebenen Verfahren vor der Änderung der Software durchgeführten Tests mit dem Ergebnis eines mit dem beschriebenen Verfahren nach der Änderung der Software durchgeführten Tests verglichen wird. Anhand etwaiger Abweichungen, die in den Testergebnissen auftreten, kann so festgestellt werden, ob eine Veränderung des Ergebnisses eingetreten ist. Dies liegt insbesondere daran, dass die Simulation ein, insbesondere bitgenau, reproduzierbares Ergebnis liefert, was bei einer realen Elektromechanik nicht bzw. nicht in dieser Güte der Fall ist.The check can be carried out in particular by comparing the result of a test carried out using a described method before the software was changed with the result of a test carried out using the described method after the software was changed. Based on any deviations that occur in the test results, it can be determined whether the result has changed. This is particularly because the simulation delivers a reproducible result, particularly one that is bit-accurate, which is not the case with real electromechanics, or not with this quality.
Ein elektrisches Antriebssystem kann entsprechend eine integrierte Simulationseinrichtung aufweisen. Bei einem derartigen Antriebssystem ist eine Regelungseinrichtung des Antriebssystems mit einer Energieversorgungseinrichtung des Antriebssystems zur Versorgung eines elektrischen Motors des Antriebssystems mit elektrischer Energie derart über eine Schnittstelle verbunden, dass über die Schnittstelle durch die Regelungseinrichtung eine Steuergröße für die Energieversorgungseinrichtung vorgegeben werden kann. Das Antriebssystem weist weiterhin eine Simulationseinrichtung, die zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist, auf. Die Simulationseinrichtung ist mit der Schnittstelle derart verbunden, dass die Steuergröße an die Simulationseinrichtung übertragen werden kann. Eine derartige integrierte Simulationseinrichtung bietet den Vorteil, dass das Antriebssystem ohne das Heranziehen zusätzlicher Hardware zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens geeignet ist. In diesem Zusammenhang kann die Simulationseinrichtung insbesondere eine elektronische Recheneinheit, insbesondere in Gestalt eines eingebetteten Computers, der durch eine Software zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens befähigt ist, umfassen.An electric drive system can accordingly have an integrated simulation device. In such a drive system, a control device of the drive system is connected to a power supply device of the drive system for supplying an electric motor of the drive system with electrical energy via an interface in such a way that a control variable for the power supply device can be specified via the interface by the control device. The drive system also has a simulation device that is designed to carry out the method described above. The simulation device is connected to the interface in such a way that the control variable can be transmitted to the simulation device. Such an integrated simulation device offers the advantage that the drive system is suitable for carrying out the described method without using additional hardware. In this context, the simulation device can in particular comprise an electronic computing unit, in particular in the form of an embedded computer that is enabled by software to carry out the described method.
Vorteilhafterweise weist das Antriebssystem eine Steuerungseinrichtung aufweist, die die Regelungseinrichtung ansteuert. Die Steuerungseinrichtung ist insbesondere dazu ausgebildet, Sollwerte für die Regelung vorzugeben.The drive system advantageously has a control device that controls the control device. The control device is designed in particular to specify target values for the control.
Die Steuerungseinrichtung, Simulationseinrichtung, die Regelungseinrichtung und/oder die Energieversorgungseinrichtung können insbesondere Bestandteile eines Frequenzumrichters des Antriebssystems sein. Dabei handelt es sich bei der Energieversorgungseinrichtung insbesondere um den Leistungsteil des Frequenzumrichters. An einer Schnittstelle zwischen einer Regelungseinrichtung des Frequenzumrichters und dem Leistungsteil kann mittels der Schnittstelle die Steuergröße, die zur Ansteuerung des Leistungsteils dient, ausgekoppelt und in die Simulationseinrichtung eingespeist werden.The control device, simulation device, regulating device and/or energy supply device can in particular be components of a frequency converter of the drive system. The energy supply device is in particular the power section of the frequency converter. At an interface between a regulating device of the frequency converter and the power section, the control variable used to control the power section can be decoupled and fed into the simulation device using the interface.
Die Integration der Steuerungseinrichtung, Simulationseinrichtung, Regelungseinrichtung und/oder Energieversorgungseinrichtung in einem Frequenzumrichter bietet insbesondere für den Nutzer den Vorteil, dass ein derartiger Frequenzumrichter die Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens mittels seiner integrierten Bestandteile ermöglicht. Dies erhöht den praktischen Nutzwert dahingehend, dass für die Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens im Idealfall außer dem Frequenzumrichter selbst keine weiteren technischen Ausrüstungen benötigt werden.The integration of the control device, simulation device, regulation device and/or energy supply device in a frequency converter offers the advantage, especially for the user, that such a frequency converter enables the implementation of the method described above by means of its integrated components. This increases the practical utility in that, ideally, no further technical equipment is required to implement the method described above other than the frequency converter itself.
In dem Antriebssystem können die Simulationseinrichtung, die Regelungseinrichtung und/oder die Steuerungseinrichtung insbesondere mittels eines eingebetteten Computers realisiert sein. Mit anderen Worten können die Simulationseinrichtung, die Regelungseinrichtung und/oder die Steuerungseinrichtung jeweils, zumindest zum Teil, als Software, die auf einem eingebetteten Computer des Antriebssystems, insbesondere des Frequenzumrichters, ausgeführt wird, realisiert sein. Die Leistungsfähigkeit moderner eingebetteter Computer ermöglicht es, diese steuerungstechnischen und/oder regelungstechnischen Komponenten des Antriebssystems und insbesondere des Frequenzumrichters, zumindest zum Teil, als Software zu realisieren, was mit den typischen Vorteilen von Software-Realisierung, insbesondere einer guten Anpassbarkeit, einhergeht.In the drive system, the simulation device, the regulation device and/or the control device can be implemented in particular by means of an embedded computer. In other words, the simulation device, the regulation device and/or the control device can each be implemented, at least in part, as software that is executed on an embedded computer of the drive system, in particular the frequency converter. The performance of modern embedded computers makes it possible to implement these control and/or regulation components of the drive system and in particular the frequency converter, at least in part, as software, which is accompanied by the typical advantages of software implementation, in particular good adaptability.
Vorteilhafterweise kann es sich bei den Schnittstellen zwischen der Simulationseinrichtung und der Regelungseinrichtung und/oder zwischen der Steuerungseinrichtung und der Regelungseinrichtung um Softwareschnittstellen handeln. Die Realisierung der Schnittstellen als Softwareschnittstellen vereinfacht insbesondere die Anpassung der in Rede stehenden Bestandteile des Antriebssystems, insbesondere das Frequenzumrichters, aneinander.Advantageously, the interfaces between the simulation device and the control device and/or between the control device and the control device can be software interfaces. The implementation of the interfaces as software interfaces particularly simplifies the adaptation of the relevant components of the drive system, in particular the frequency converter, to one another.
Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit der Zeichnung beschrieben. Es zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Antriebssystems.
-
1 a schematic representation of an example drive system.
Das beispielhafte Antriebssystem 10 verfügt über elektromechanische Komponenten 12 und im gezeigten Beispiel beispielhaft um einen Frequenzumrichter 14. Der Frequenzumrichter 14 weist eine Regelungseinrichtung 16 auf, die über eine Schnittstelle 18 mit dem Leistungsteil 20 des Frequenzumrichters verbunden ist. Über die Schnittstelle 18 kann die Regelungseinrichtung 16 dem Leistungsteil 20 einer Steuergröße vorgeben. Durch das Leistungsteil 20 wird der elektrische Motor 22 des Antriebssystems 10 mit elektrischer Energie versorgt, der elektrischem Motor 22 des Antriebssystems 10 wiederum wandelt diese in mechanische Arbeit um treibt damit eine Last 24 an.The
Der Frequenzumrichter 14 weist eine Simulationseinrichtung 26 auf, die insbesondere wie im gezeigten Beispiel in den Frequenzumrichter 14 integriert sein kann. Die Simulationseinrichtung 26 ist, insbesondere durch eine Software, zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ausgebildet. Zu diesem Zweck ist die Simulationseinrichtung 26 mit der Schnittstelle 18 derart verbunden, dass die Steuergröße als Eingangssignal der Simulationseinrichtung 26 genutzt werden kann. Die Simulationseinrichtung 26 kann wiederum über eine weitere Schnittstelle 28, die als Hardware-Schnittstelle und/oder Software-Schnittstelle ausgebildet sein kann, mit der Regelungseinrichtung 16 derart verbunden sein, dass eine durch die Simulationseinrichtung 26 simulierte Regelgröße als Eingangssignal für die Regelungseinrichtung 16 genutzt werden kann.The
Die in der vorliegenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.The features of the invention disclosed in the present description, in the drawings and in the claims can be essential for the realization of the invention in its various embodiments both individually and in any combination. The invention is not limited to the embodiments described. It can be varied within the scope of the claims and taking into account the knowledge of the competent person skilled in the art.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- AntriebssystemDrive system
- 1212
- elektromechanische Komponenteelectromechanical component
- 1414
- FrequenzumrichterFrequency converter
- 1616
- RegelungseinrichtungControl device
- 1818
- Schnittstelleinterface
- 2020
- LeistungsteilPower unit
- 2222
- elektrischer Motorelectric motor
- 2424
- Lastload
- 2626
- SimulationseinrichtungSimulation facility
- 2828
- weitere Schnittstelleadditional interface
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102009018665 A1 [0007]DE 102009018665 A1 [0007]
- DE 102013010783 A1 [0008]DE 102013010783 A1 [0008]
Claims (14)
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Publications (1)
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| DE102023106627A1 true DE102023106627A1 (en) | 2024-09-19 |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009018665A1 (en) | 2009-04-23 | 2010-10-28 | Robert Bosch Gmbh | Drive system for driving axle shaft in technical plant, has drive device to drive element to be driven in drive motion, where drive motion does not take place through simulation modes, and reaction of device is simulated to preset value |
| DE102013010783A1 (en) | 2013-06-28 | 2014-12-31 | Abb Ag | Method and control device for testing an automation solution based on a PLC control |
-
2023
- 2023-03-16 DE DE102023106627.7A patent/DE102023106627A1/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009018665A1 (en) | 2009-04-23 | 2010-10-28 | Robert Bosch Gmbh | Drive system for driving axle shaft in technical plant, has drive device to drive element to be driven in drive motion, where drive motion does not take place through simulation modes, and reaction of device is simulated to preset value |
| DE102013010783A1 (en) | 2013-06-28 | 2014-12-31 | Abb Ag | Method and control device for testing an automation solution based on a PLC control |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Uwe Probst: Servoantriebe in der Automatisierungstechnik. Wiesbaden : Springer Fachmedien, 2011, 2016. 1 - 10. - ISBN 978-3-658-03592-1 * |
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