Simulationsumgebung des flexiblen Mehrkörpermodells einer Lambda-Kinematik & Übersichtsposter zur Regelung flexibler Mehrkörpersysteme (Klicken für PDF).

Die Einbindung von Finite-Elemente-Modellen, die über eine hohe Anzahl an Knotenfreiheitsgraden verfügen, ist dabei nicht zielführend. Finite-Elemente-Modelle werden daher mit Hilfe von Reduktionsverfahren in Modelle mit einer deutlich geringeren Anzahl an Freiheitsgraden überführt. Diese reduzierten Körper werden anschließend mit Hilfe der Methode des bewegten Referenzsystems in das Mehrkörpersystem eingebunden.

Regelungskonzepte
In diesem Projekt steht die Trajektorienregelung flexibler Mehrkörpersysteme mit Berücksichtigung von Umgebungskontakt im Mittelpunkt. Die flexiblen Mehrkörpermodelle erlauben den Entwurf modellbasierter Vorsteuerungen, die es ermöglichen, Trajektorienfolgen zu realisieren. Besondere Aufmerksamkeit wird dabei der Exakten Modellinversion geschenkt. Exakte Modellinversion bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sämtliche dynamische Effekte des flexiblen Mehrkörpermodells im inversen Modell berücksichtigt werden. Dabei wird das Modell mit Hilfe einer nichtlinearen Zustandstransformation in die sogenannte Eingangs-Ausgangs-Normalform überführt, die im Falle eines nichtflachen Systems aus einem Satz von Differentiatoren, einem algebraischen Anteil und der internen Dynamik besteht. In Abhängigkeit der Stabilität der internen Dynamik kann dann eine Vorsteuerung berechnet werden. Alternativ zur Verwendung einer Koordinatentransformation kann das gleiche Ergebnis unter Verwendung von Servo-Bindungen erhalten werden.

Die entwickelten Konzepte werden experimentell an einer flexiblen Lambda-Kinematik getestet, welche in den letzten Jahren in Zusammenarbeit mit dem Institut für Technische und Numerische Mechanik der Universität Stuttgart entwickelt wurde.