Skalierter Rotorprüfstand

Wie der Name des Prüfstandes bereits verrät, handelt es sich bei diesem Prüfstand um eine 1:2 skalierte Version einer Verdichterwelle eines Flugzeugtriebwerkes, dreht dafür aber doppelt so schnell. Er besitzt eine überbestimmte Lagerkonfiguration mit drei Lagern, wobei die beiden Lager nahe der Rotorscheibe aktive piezoelektrische Lager sind. Auf diese Weise bildet der Prüfstand das Verhalten eines realen, praxisnahen Systems ab und ist daher auch schwerer zu modellieren.

Aktives Lager

Der Prüfstand besitzt drei Lagerebenen von denen zwei aktive durch Piezoaktoren gelagert sind. Hierdurch wird ein praxisnahes System mit zwei Resonanzen in Betriebsbereich abgebildet, wie es in einem Triebwerk zu finden ist. Die Ansteuerung der Aktoren kann hierbei zu Verspannungen in der Welle führen, welche für eine Lagerkonfiguration mit zwei Lagern nicht entstehen würde. Auch die Modellierung gestaltet sich als schwieriger durch die überbestimmte Lagerkonfiguration, wodurch bspw. die Lagerkräfte von den Materialeigenschaften abhängig sind. Somit bietet der Prüfstand aufgrund der Unsicherheiten bei der Modellierung ideale Bedingungen um die Robustheit von Regelungsansätzen zu testen und bewerten.

In der Vergangenheit wurde bereits die meisten gängigen Reglungsansätze wie LQR/LQG, Integral Force Feedback, FxLMS, µ-Synthese und Gain-Scheduled H_∞ implementiert. Für zukünftige Forschung soll der Prüfstand zur Validierung von Regelungsansätzen verwendet werden, welche entweder modellfrei sind oder sich selbst einstellen. Ziel ist es Regelungen zu identifizieren, welche an einem realen System appliziert werden können ohne das System vorher zu modellieren.

Motor VS 60.11-2 von Perska
Drehzahl: 0-18.000 U/min
Aktoren P-025.80P von Physik Instruments
Kapazität: 2,6 µF
Freie Weglänge: 120µm
Blockierkraft: 14kN
Leistungsverstärker E-481K009 von Physik Instruments
Spannung: 0-1100V
Strom: 1A
Echtzeitsoftware dSpace mit Matlab Simulink
Wegsensoren EX-416V-ONLY/13100 mit EX-V05P-ONLY/ 13103 von Keyence
Messdistanz: 0-5 mm
Auflösung: <0,002 mm
Linearitätsabweichung: ±1%
Kraftsensoren Kraftaufnehmer K von GTM
Messbereich: 0-50 kN
Genauigkeit: 0,4%
Inkrementalgeber HG 6 DN 360 TTL von Braumer Hübner
Auswerteeinheiten an Aktoren DMS
PT1000 Temperatursensor