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Steuerkette
(ohne die große Rückführung) über alle Stationen mit Hilfe eines
Schieberventils, einer Ölversorgung und eines Ölmotors in eine etwa proportio-
nale Drehzahl gewandelt. In zahlreichen Stufen wird zunächst ein dem Sollwert
etwa proportionaler Ventilschieber-Öffnungsquerschnitt
A
erzeugt. Die Propor-
tionalität
Q ~ A
ist nach Kap. 5.2.4.1 und Gl. (2.51) nur möglich, wenn der
Ventildruckabfall ǻ
p
konstant gehalten wird. Das geschieht über die Verstell-
pumpe (LS,
Load Sensing
-Prinzip). Der so gesteuerte Volumenstrom erzeugt nach
Gl. (3.22) schließlich die gesteuerte Ölmotor-Drehzahl. Diese ist nun mit kumu-
lierten Fehlern behaftet, weil viele
Störgrößen
(z. B. nicht lineare Magnetkenn-
linien, Spiele, Toleranzen, Lastdrücke, Temperaturen/Viskositäten, Antriebsdreh-
zahlen, Leckagen, Reibung, usw.) die Proportionalität verfälschen. Diese Fehler
werden bei einer
einfachen Steuerkette
nicht korrigiert.
Mit erhöhtem Aufwand lassen sich allerdings gewisse Fehler vermindern. In einem
ersten Schritt z. B. durch interne (
unterlegte
) Regler über eine oder mehrere Sta-
tionen (siehe auch Bild 5.25). Beispiele in Bild 7.1: Stromregler, Wegregler und
ǻ
p
-Regler. Letzterer schaltet z. B. die Einflüsse wechselnder Last-drücke und
Pumpenantriebsdrehzahlen auf die Proportionalität am Wegeventil aus. Auch
Störgrößen-Aufschaltungen
verbessern die Proportionalität (Bild 7.13).
Sind die Proportionalitätsfehler immer noch zu groß, kann man zu einem
g
eschlossenen Regelkreis
übergehen, bei dem das Endergebnis „Drehzahl“ über
einen zusätzlichen Sensor analog gemessen und über eine analog-digitale Wand-
lung A/D zum Steuergerät
zurückgeführt
wird, um Korrekturen zu ermöglichen.
Da die Eingangssignale eine sehr geringe Energiebeladung haben, sind von links
nach rechts große
Verstärkungsfaktoren
erforderlich. Große Beiträge liefern im
vorliegenden Beispiel der elektrische Stromregler und das Wegeventil.
Vorteile hydraulischer Steuerungen und Regelungen, Simulation
. Trotz be-
achtlicher Fortschritte der Elektrotechnik (Kap. 1.3) auf dem Gebiet der Regelun-
gen und Steuerungen bleibt die Hydraulik für Teilaufgaben vor allem dann über-
legen, wenn ihre folgenden Stärken zum Tragen kommen.
-
große Stellkräfte
bzw.
-momente auf kleinem Raum
-
kleine Massen
bzw.
Rotationsträgheiten
-
große analoge Verstärkungsfaktoren
Große Kraftdichten und kleine Massenwirkungen führen zu hoher Dynamik der
Stellglieder und damit zu „schnellen“ mechatronischen Systemen. Große Verstär-
kungsfaktoren proportional wirkender Ventile (Kap. 5.2.3.2) unterstützen diese
Eigenschaft. Zur Optimierung der Systeme wendet man zunehmend rechnerge-
stützte Simulationsmethoden an [7.3-7.6], z. B. Matlab-Simulink, AMESim und
andere. Auch verknüpfte Simulationen gewinnen an Bedeutung.
