Deutsch

Die Erzeugnisse des Maschinenbaus und verwandter Branchen wie der Automobilindustrie beruhen heute vielfach auf dem engen Zusammenwirken von Mechanik, Elektrotechnik/Elektronik, Regelungstechnik und Softwaretechnik. Der Begriff Mechatronik bringt dies zum Ausdruck. Das Spektrum der Mechatronik reicht von integrierten mechanisch-elektronisch Baugruppen bis hin zu Mehrkörpersystemen mit kontrolliertem Bewegungsverhalten. Letztere stehen im Zentrum der vorliegenden Arbeit. Die Entwicklung von fortgeschrittenen Mechtroniksystemen ist eine Herausforderung. Ein wichtiger Meilenstein ist die Prinziplösung, die Ergebnis der Phase Konzipierung und Grundlage für die Konkretisierung des Systems ist. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Methodik zur Handhabung des Übergangs von der Prinziplösung in die Konkretisierung der Regelungstechnik von fortgeschrittenen Mechtroniksystemen entwickelt. Diese Methodik besteht aus zwei, in Wechselbeziehung stehenden Ansätzen. Auf der einen Seite ist ein Ansatz für die Beschreibung grundlegender Reglerkonzepte innerhalb der domänenübergreifenden Prinziplösung solcher Systeme. Auf der anderen Seite ist ein Ansatz um die relevanten Informationen aus der Prinziplösung für den Reglerentwurf solcher Systeme zu extrahieren. Zwei Demonstratoren des Sonderforschungsbereichs 614 „Selbstoptimierende Systeme des Maschinenbaus“ wurden ausgewählt, um die in dieser Arbeit vorgeschlagene Methodik zu validieren. Bei den Demonstratoren handelt es sich um einen selbstoptimierenden Antriebsregler und eine autonome Konvoifahrt. Anhand der Beispiele wurde die vorgestellte Methodik erfolgreich validiert.

English

The products of mechanical engineering and related industrial sectors such as automotive industry rely on the close interaction of mechanics, electric/electronics, control engineering and software engineering. This is expressed by the term mechatronics. The variety of mechatronic systems ranges from the spatial integration of mechanics and electronics until the controlled movements of multi-body systems. The later is at the central point of this work. The development of advanced mechatronic systems is a challenge. An important milestone is the principle solution which is the result of the conceptual design phase as well as the basis for the concretization of the system. Within the scope of this work, a methodology to manage the transition from the principle solution towards the controller design of advanced mechatronic systems has been developed. This methodology consists of two interrelated approaches. On the one hand is an approach to specify the basic control concepts within the domain-spanning principle solution of such systems. On the other hand is an approach to manage the extraction of information from the principle solution for the controller design of such systems. Two demonstrators of the Collaborative Research Center 614 “Self-Optimizing Concepts and Structures in Mechanical Engineering” are selected to validate the methodology proposed in this work. The demonstrators consist of a self-optimizing motor drive and an autonomous railway convoy. As such, the aforementioned methodology is successfully validated.