Steuerungs- und Regelungskonzepte zur kartesischen Bahnführung, Schwingungsbedämpfung und Entkopplung von Parallelstabkinematiken

Die vorliegende Dissertation leistet einen Beitrag zum Entwurf von Steuerungen und Regelungen an numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen mit paralleler Kinematik. Zielsetzung ist der Einsatz und die Erprobung moderner Regelungsverfahren aus der nichtlinearen Systemtheorie mit dem Bestreben, die Produktivität von Parallel-Kinematik-Maschinen zu steigern. Aufgrund ihrer speziellen Architektur, bei der die Antriebe parallel auf den Endeffektor wirken, weisen parallele Mechanismen einige prinzipielle Unterschiede gegenüber klassischen seriellen Maschinenkonzepten auf, die sich auf die Steuerungs- und Regelungstechnik auswirken und beim Lösen der Regelungsaufgabe Berücksichtigung finden müssen. Nachdem ein wesentliches Kriterium für numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen der geometrische Verbund der einzelnen Achsen ist, der anders als bei einem reinen Positionierbetrieb einen strengen funktionalen Zusammenhang zwischen den Achsbewegungen voraussetzt, handelt es sich vom Prinzip her um ein Folgeregelungsproblem. Die Führungsgrößenerzeugung in der NC verknüpft hierzu die geometrischen Daten der Werkstückgeometrie mit den technologischen Daten für die Bearbeitung und generiert die Referenztrajektorie so, dass die Antriebe aller Maschinenachsen die resultierenden Bewegungsprofile realisieren können. In der numerischen Steuerung ist dazu meist ein Transformationsalgorithmus integriert, der die Maschinengeometrie wiedergibt. Den Einsatz von Maschinen mit paralleler Kinematik erschwert die Tatsache, dass im Gegensatz zu herkömmlichen Strukturen die kinematische Transformation vom Maschinen- in das Basiskoordinatensystem oft nicht geschlossen lösbar ist.