Charakterisierung von Reibmodellen zur Simulation eines inversen Pendels. - Penner, Johann (2015)
Ausgehend vom Verhalten eines realen Versuchsstands, der sich mit dem Aufschwingvorgang eines inversen Pendels beschäftigt, wird ein physikalisches Modell erstellt und mathematisch beschrieben, das in der Lage, ist die Bewegung des Pendels unter Einwirkung von Reibkräften möglichst genau vorauszusagen. Das vorliegende Modell verwendet hierzu ein spezielles Zeitschrittverfahren, einen Variatonsintegrator, zur Lösung der Systemdynamik. Zur Charakterisierung der Reibung stehen verschiedene Modelle unterschiedlicher Komplexität zur Verfügung, bei denen ein Kompromiss aus Vereinfachung des Problems und Genauigkeit gefunden werden muss. Dazu wird ein kontinuierlicher und ein dynamischer Ansatz, durch das LuGre-Modell, zur Implementierung des Reibkraftverlaufs verwendet. Das Ziel ist es dabei ein Reibmodell zu finden, dass das Verhalten der realen Anlage wiedergibt. Die unbekannten Modellparameter werden durch Minimierung der auftretenden Abweichungen zwischen Simulation und der am Versuchsstand durchgeführten Messungen bestimmt. Die Funktion der mathematischen Modelle wird geprüft und die Richtigkeit der gefunden Parameter wird durch eine Holdout-Validierung bestätigt. Anhand von Beispielen wird die hohe Flexibilität des LuGre-Modells und die Effizienz kontinuierlicher Reibmodelle gezeigt. Die Ergebnisse zeigen einen deutlichen Vorteil kontinuierlicher Reibmodelle unter Berücksichtigung viskoser Reibkräfte.<br