Simulation des elektrischen Antriebsstrangs als Hilfsmittel für die Synthese und Überprüfung von Algorithmen im Kontext der antriebsbasierten Diagnose

Im Rahmen der Prozessautomatisierung ist die Wartungsplanung von großer Bedeu-tung, da dadurch die Sicherstellung der Produktqualität und Anlagenverfügbarkeit mit bestimmt wird. Werden Antriebsfehler und der Verschleiß- oder Verschmutzungsgrad ständig oder zumindest in regelmäßigen Zeitabständen unter Anwendung von an-triebseigenen Sensoren detektiert, spricht man von antriebsbasierter Diagnose.

Das Ziel der Arbeit ist die simulatorische Untersuchung von Betriebszuständen eines Antriebsstrangs bezüglich der Diagnosemöglichkeiten im Rahmen der antriebsbasier-ten Diagnose. Um überprüfen zu können, inwieweit eine sichere Diagnose möglich ist, wird eine Simulationsumgebung geschaffen, die eine realitätsnahe Abbildung des Antriebsstrangs gewährleistet. Das Modell umfasst die Komponenten elektrische Maschine, Leistungselektronik, Regelung, Mechanik und die Sensorik. Da im Antriebs-strang stochastische Einflüsse und Nichtlinearitäten sowie Signaldiskretisierungen durch zeitliche Taktung, Digitalisierung, PWM u.a. auftreten, erfolgt eine Modellbildung im Zeitbereich.

Mit dem parametrierten Gesamtsystemmodell werden verschiedene Betriebs- und Fehlerzustände simuliert und mit unterschiedlichen Diagnoseverfahren ausgewertet. Als Fehler werden Magnetisierungsfehler der elektrischen Maschine sowie ein Getriebe- und ein Lagerschaden untersucht. Durch diese Simulationen wird gezeigt, dass es alleine mit einer adäquat parametrierten Simulationsumgebung möglich ist, Diagnosealgorithmen an allen simulatorisch nachbildbaren Fehlerbildern zu testen. Damit ergibt sich die Möglichkeit, aufwändige Software-in-the-Loop Untersuchungen an einem Prüfstand stark zu reduzieren und Fehlerszenarien nachzustellen, die mit einem Prüfstand nicht zerstörungsfrei oder gar nicht betrachtet werden können.