Dämpfung von Lastschwingungen ohne zusätzliche Messmittel an der Lastseite

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, welche sich insbesondere zur Durchführung des Verfahrens eig ^¬ net, zur Dämpfung von Lastschwingungen in einer Lastmechanik mit einem geregelten Antrieb, bei dem eine Last mechanisch mit einem Motor über ein Federelement gekoppelt ist.

In der Antriebsregelung wird häufig eine Last 2 über eine Welle 4 von einem geregelten Antrieb, bestehend aus einem Stellglied, beispielsweise ein Stromrichtergerät, und einem Motor 6, bewegt. Eine derartige Antriebskonfiguration ist in der FIG 1 näher dargestellt. Eine weitere Antriebskonfigura ^¬ tion ist in der FIG 2 schematisch veranschaulicht. Bei dieser weiteren Antriebskonfiguration wird die Last 2 über ein Getriebe 8 vom Motor 6 eines geregelten Antriebs bewegt. Dabei ist es unerheblich, ob es sich beim Motor 6 oder Last 2 um eine lineare oder eine rotatorische Bewegung handelt und ob das Getriebe 8 eine rotierende Bewegung in eine lineare Bewe ^¬ gung umsetzt oder umgekehrt, ob eine rotierende Bewegung in eine andere rotierende Bewegung oder eine lineare Bewegung in eine andere lineare Bewegung umgesetzt werden.

In der FIG 3 ist ein Blockschaltbild einer Regelungsstrecke für eine dominante Eigenfrequenz näher dargestellt. Bei die ^¬ sem Blockschaltbild ist mit 10 ein Stromregler, mit 12 ein erster Integrator, mit 14 ein zweiter Integrator, mit 16 ein dritter Integrator, mit 18 ein vierter Integrator und mit 20 ein Subtrahierer und 22 ein Addierer bezeichnet. Dem Stromregler 10 wird ein Motormoment-Sollwert M _so n zugeführt. Der Subtrahierer 20 ist zwischen dem Stromregler 10 und dem ers- ten Integrator 12 angeordnet. Am Ausgang dieses ersten Integrators steht ein Winkelgeschwindigkeit-Istwert co _M i _St bzw. der Motordrehzahl-Istwert an, der dem zweiten Integrator 14 zugeführt ist. Ausgangsseitig dieses zweiten Integrators steht ein Winkel-Istwert Φ _ΜΙΞΪ bzw. Motorlage-Istwert an, der einen ersten Eingang des Addierers 22 zugeführt ist. Der invertie ^¬ rende Eingang dieses Addierers 22 ist mit einem Ausgang des vierten Integrators verbunden, der eingangsseitig mit einem Ausgang des dritten Integrators 16 verknüpft ist. Am Ausgang des dritten Integrators steht ein Lastdrehzahl-Istwert co _L i _St an, wogegen am Ausgang des vierten Integrators 18 ein

Lastlage-Istwert ansteht. Diese beiden Integratoren 12 und 14 bilden eine Motormechanik 24, wogegen die beiden In- tegratoren 16 und 18 eine Lastmechanik 26 veranschaulichen.

Die Motormechanik 24 und die Lastmechanik 26 sind mittels einer Welle 4 bzw. eines Getriebes 8 miteinander gekoppelt. Re ^¬ gelungstechnisch ist diese mechanische Kopplung durch eine Federkomponente 28 veranschaulicht, deren Proportionalitäts- faktor korrespondierend zur Elastizität der Welle 4 bzw. des Getriebes 8 ist. Der am Ausgang des vierten Integrators 18 anstehende Lastlage-Istwert wird auf dem Addierer 22 ge ^¬ gengekoppelt aufgeschaltet . Das Federdrehmoment M _F der Feder ^¬ komponente 28 wird auf den Subtrahierer 20, an dem ein Motor- drehmoment-Istwert Mi _st ansteht, geschaltet. Außerdem wird das Federdrehmoment M _F mittels eines weiteren Addierers 30 auf ein Lastdrehmoment M _L geschaltet.

Bei bestimmten Verhältnissen von Motor- und Lastträgheit und der Elastizität der Welle 4 bzw. des Getriebes 8 entstehen niederfrequente Schwingungen zwischen Motor 6 und Last 2, die auch als Lastschwingungen bezeichnet werden. Diese Lastschwingungen sind häufig sehr störend und regelungstechnisch schwer beherrschbar.

Die folgenden Ausführungen werden zur Veranschaulichung auf rotierende Bewegungen beschränkt, die Überlegungen gelten aber in gleicher Weise auch für lineare oder gemischt linea ^¬ re/rotierende Bewegungen.

Häufig setzt man bei schwingungsfähigen Systemen Zustandsreg- ler zur Dämpfung solcher Lastschwingungen ein. Diese Regler sind allerdings häufig so komplex, dass eine Anwendung nur durch akademische Regelungsspezialisten möglich ist. Für eine breite Produktlösung, vor allem mit Hinblick auf eine einfache Inbetriebnahme, scheinen solche Zustandsregler daher ungeeignet. Bei Versagen einer solchen automatischen Inbetrieb- nähme ist ein händisches Eingreifen nur noch durch Fachleute möglich. Ein Problem der Inbetriebnahme eines Zustandsreglers ist, dass man mehrere Rückführungen gleichzeitig verstellen muss, da sich die Rückführungen gegenseitig beeinflussen. Dieses Problem hat man prinzipiell auch, wenn man Aufschalt- werte auf das Drehmoment erzeugt, da ein Drehzahlregler die

AufSchaltung zum Teil wieder wegregelt und damit beeinflusst. Dies könnte man verhindern, wenn man den Motordrehzahlregler langsam eingestellt, allerdings muss man dann mit einem lang ^¬ samen und wenig steifen Regler leben. Ein gutes Störverhalten gelingt damit kaum. In Fachbeiträgen wird öfters der "virtu ^¬ elle Sensor" propagiert, der mit einem gesteuerten Modell der schwingungsfähigen Strecke die fehlende Messgröße beschaffen soll. Diese Ansätze sind aufwändig und wenig robust gegen Streckenänderungen .

Eine andere bekannte Lösung benutzt eine Differenzdrehzahl- und Differenzlagerückführung auf den Winkelgeschwindigkeit - Sollwert des Motors 6. Außerdem liefert auch ein überlagerter Motordrehzahlregler einen Winkelgeschwindigkeit-Sollwert, der zu der Differenzdrehzahl- und Differenzlagerückführung addiert wird. Damit erhält man eine ähnlich komplexe Struktur, wie die des klassischen Zustandsreglers, dessen Einstellung schwierig ist. Da der Motordrehzahlregler die Rückführungswerte zum Teil kompensiert, beeinflusst die Einstellung des Motordrehzahlreglers die Wirkung der Aufschaltung im Allge ^¬ meinen stark.

Ein Ausweg könnte sein, direkt die Lastdrehzahl ohne Motordrehzahlregler zu regeln. Aber auch das ist problematisch, denn hierbei weist die Regelungsstrecke drei Pole am Stabili ^¬ tätsrand auf und verfügt über keine Nullstelle, was eine stabile Regelung nur in einem schmalen Band möglich macht. Nur als Hinweis sei hier angemerkt, dass ein weiterer Pol am Stabilitätsrand durch einen I -Anteil des Reglers hinzukommt. Damit ist eine Inbetriebnahme schwierig.

Zurzeit gibt es keine Maßnahmen zur aktiven Dämpfung von Lastschwingungen ohne Lastmessung. Setzt man keine Maßnahmen zur aktiven Bedämpfung von Lastschwingungen ein, so muss man durch die Bewegungsführung eine Anregung der Schwingung vermeiden. Dies hat zur Folge, dass Bewegungsvorgänge ver ^¬ gleichsweise lange dauern und dass man nur eine geringe Rege- lungssteifigkeit erzielen kann. Störungen können dann Schwingungen anregen, die nicht aktiv bekämpft werden. Es gibt zwar Sollwertfilter die für alle Größen der Bahnvorgabe angewendet werden müssten, um die Anregung der Schwingung durch Sollwertänderungen zu vermeiden. Eine Anregung durch eine Lastmo- mentänderung / Störung wird damit aber nicht gedämpft.

Eine aktive Bedämpfung schwach gedämpfter Eigenfrequenzen durch Makroaktoren kann beispielsweise durch ein Verfahren erfolgen, das in der deutschen Patentschrift 102 46 093 Cl beschrieben und auch unter dem Namen APC (Advanced Position

Control) bekannt ist. In manchen Fällen ist jedoch die aktive Bedämpfung nicht oder nur sehr schwer möglich.

Aus der Druckschrift DE 101 37 496 AI sind ein Verfahren und eine Regelungsstruktur zur Dämpfung von niederfrequenten

Lastschwingungen bei Antrieben mit Motor und Last bekannt. Es erfolgt eine Aufteilung der Reglerkaskaden und eine Bedämpfung der Schwingung erst im Lastdrehzahlregler. Dabei wird als Aufschaltpunkt für eine Lastbeschleunigung nicht das Motordrehmoment, sondern ein Motordrehzahlsollwert eines schnell geregelten Motordrehzahlreglers gewählt.

Ferner offenbart die Druckschrift DE 103 40 400 AI ein Ver ^¬ fahren zur Dämpfung von niederfrequenten Lastschwingungen bei einem geregelten Antrieb, bei dem eine Last mechanisch mit einem Motor gekoppelt ist. Aus einem Signal eines Drehzahlre ^¬ gelkreises des geregelten Antriebs wird ein Eigenfrequenz- Signal mit einer Eigenfrequenz wenigstens einer zu dämpfenden niederfrequenten Lastschwingung ermittelt. Außerdem wird dieses Eigenfrequenz-Signal in Abhängigkeit eines vorbestimmten Dämpfungsgrades verstärkt und dieses verstärkte Signal wird auf einen vorbestimmten Motordrehzahl-Sollwert gegengekoppelt aufgeschaltet . Somit erhält man ein Verfahren zur Dämpfung niederfrequenter Lastschwingungen, das nicht mehr auf Signale des Lastkreises angewiesen ist und das integraler Bestandteil einer Antriebsregelung eines geregelten Antriebs ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Möglichkeit zur Dämpfung von niederfrequenten Lastschwingungen bei Antrieben mit Motor und Last zu finden, die bei guten Regelungsergebnissen auch eine einfache Inbetriebnahme ermögli ^¬ chen .

Die auf das Verfahren bezogene Aufgabe wird gelöst durch die Angabe eines Verfahrens zur Dämpfung von Lastschwingungen in einer Lastmechanik mit einem geregelten Antrieb, bei dem eine Last mechanisch mit einem Motor über ein Federelement gekoppelt ist, mit den Schritten:

- Ermittlung zumindest eines Winkelgeschwindigkeit-Istwerts,

- Bestimmung eines Motorträgheitsmoments,

- Ermittlung eines Motordrehmoment-Werts, insbesondere eines Motordrehmoment- 1 stwerts ,

- Berechnung eines Federdrehmoments aus dem Winkelgeschwindigkeit-Istwert, dem Motorträgheitsdrehmoment sowie dem Mo ^¬ tordrehmoment-Wert, insbesondere dem Motordrehmoment- Istwert,

- Zuführen des Federdrehmoments zu einer DämpferaufSchaltung zur Dämpfung der Lastschwingungen.

Die auf die Vorrichtung bezogene Aufgabe wird gelöst durch die Angabe einer Vorrichtung zur Dämpfung von Lastschwingungen in einer Lastmechanik mit einem geregelten Antrieb, bei dem eine Last mechanisch mit einem Motor über ein Federelement gekoppelt ist, wobei die Ermittlung zumindest eines Win ^¬ kelgeschwindigkeit-Istwerts sowie eines Motordrehmoment- Werts, insbesondere eines Motordrehmoment-Istwerts und eine Bestimmung eines Motorträgheitsmoments vorgesehen ist, und wobei anschließend eine Berechnung eines Federdrehmoments aus dem Winkelgeschwindigkeit-Istwert, dem Motorträgheitsdrehmo- ment sowie dem Motordrehmoment-Wert, insbesondere dem Motor ^¬ drehmoment-Istwert, sowie eine Zuführung dieses Federdrehmo ^¬ ments zu einer DämpferaufSchaltung zur Dämpfung der Lastschwingungen vorgesehen ist. Insbesondere eignet sich die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens .

Es wurde erkannt, dass das Federdrehmoment also einen von zwei Bestandteilen darstellt, der zur Lastbeschleunigung führt. Das Federdrehmoment enthält nämlich den Anteil der

Lastbeschleunigung, der zur Schwingung führt, während der Anteil des Lastdrehmoments normalerweise unabhängig von der Schwingung ist. Dadurch kann das Federdrehmoment zur Last ^¬ schwingungsdämpfung herangezogen werden. Als Eingangsgrößen sind nur der Motordrehmoment-Wert, die Winkelgeschwindigkeit- Istwert und das Motorträgheitsdrehmoment notwendig, die übli ^¬ cherweise bekannt sind bzw. als berechnete Größen oder als Messgrößen vorliegen. Durch die Erfindung kann man die Beschleunigung isolieren, die die Lastschwingung anfacht. Dadurch kann man diese für die Dämpfung in gleicher Weise wie die Istwerte auf der Last ^¬ seite heranziehen. Die vorhandene Infrastruktur zur Schwingungsdämpfung kann dann mit wenig Zusatzaufwand genutzt wer- den.

Der Vorteil dieser Lösung ist, dass man Lastschwingungen dämpfen kann, ohne zusätzliche Messeinrichtungen betreiben zu müssen. Außerdem ist diese Lösung im Vergleich zu anderen Lö- sungen robuster, weil sie nur auf vorhandene Messgrößen und das nichtveränderliche Motorträgheitsdrehmoment zugreift. Die Lasteigenschaften (Federsteifigkeit, Lastträgheit) spielen keine Rolle mehr. Natürlich beeinflusst die Strecke die Ei- genfrequenz und damit auch die optimale Einstellung der

Rückführverstärkung, man kann hier aber robuste Einstellungen wählen, denn die Dämpfungswirkung bleibt auch bei nicht optimaler Einstellung erhalten. Das Verfahren/Vorrichtung kann mit nur wenigen Anpassungen in die bisherige Struktur anderer bekannter Dämpfungsverfahren integriert werden, wodurch die bekannten Einstellvorschriften angewandt werden können.

Es ist zu beachten, dass das Motorträgheitsdrehmoment ledig- lieh bestimmt werden muss. Dies kann auch z.B. durch Nachlesen der Angaben im Betriebshandbuch etc. bewerkstelligt werden, da viele Motorhersteller das Motorträgheitsdrehmoment angeben . Der Motordrehmoment-Wert, insbesondere der Motordrehmoment- Istwert, kann hier entweder als Istwert aus dem Modell kommen oder auch ein Sollwert sein. Letzteres ist insbesondere dann der Fall, wenn der Regler schnell genug ausregelt und die Differenz keine große Rolle spielt. Ggf. kann auch bei dem Motordrehzahl-Istwert der Motordrehzahl-Sollwert herangezogen werden .

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden kön- nen, um weitere Vorteile zu erzielen.

Bevorzugt erfolgt zunächst eine Ermittlung zumindest des Win ^¬ kel-Istwerts durch einen Sensor und/oder ein Messsystem, wobei aus diesem der Winkelgeschwindigkeit-Istwert ermittelt wird. Die Erfindung kann vorteilhafterweise an die bisher be ^¬ kannten Verfahren, z.B. das APC-System zur Schwingungsdämpfung adaptiert werden, da diese mit einem Sensor/Messsystem auf der Lastseite arbeiten. Dieser Sensor beschafft dann die Lastdrehzahl oder die Lastbeschleunigung, die dann auf den Winkelgeschwindigkeit-Sollwert zurückgeführt wird. In die vorhandene Infrastruktur zur Schwingungsdämpfung kann dann mit wenig Zusatzaufwand die Erfindung integriert werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung wird ein erster Zwischenwert durch Anwendung der Differentiation erster Ordnung nach der Zeit auf den Winkelgeschwindigkeit-Istwert und Beauf ^¬ schlagung, insbesondere Multiplikation, mit dem Motorträg- heitsdrehmoment ermittelt. Dabei ist zu beachten, dass das Motorträgheitsdrehmoment eine Konstante ist. Daher kann die Differentiation erster Ordnung nach der Zeit auf den Winkelgeschwindigkeit-Istwert nach oder vor der Multiplikation mit dem Motorträgheitsdrehmoment angewendet werden.

In bevorzugter Ausgestaltung umfasst die Lastmechanik zudem noch ein Motormodell mit Stromregler, welcher dem geregelten Antrieb vorgeschaltet ist und aus welchem der Motordrehmo ^¬ ment-Wert, insbesondere der Motordrehmoment-Istwert bestimmt wird. Normalerweise wird der Motordrehmoment-Wert, insbeson ^¬ dere der Motordrehmoment-Istwert aus dem gemessenen Strom und dem Motormodell bestimmt. Diese kann auch mit einem geberlo ^¬ sen Motormodell erzeugt worden sein, sodass nicht einmal ein Motorgeber zwingend notwendig ist. Natürlich können weniger dynamische Modell-Istwerte nur zum Dämpfen für entsprechend niedrigere Frequenzen eingesetzt werden.

Bevorzugt wird der Motordrehmoment-Wert, insbesondere der Mo ^¬ tordrehmoment-Istwert einer Filterung, insbesondere einer Glättung, d.h. einem Filter mit Glättungsfunktion, zum Bilden eines zweiten Zwischenwerts zugeführt. Das Federdrehmoment wird hier geglättet erzeugt, weil zur Differenzierung eine Glättung sinnvoll ist, um das Rauschen zu entfernen. In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel werden der erste Zwischenwert und der zweite Zwischenwert einem

Subtrahierer zum Berechnen des Federdrehmoments zugeführt. Dabei ergibt sich das Federdrehmoment durch die Subtraktion des ersten Zwischenwerts vom zweiten Zwischenwert.

Bevorzugt wird ein erster Zwischenwert durch Multiplikation des differenzierten Winkelgeschwindigkeit-Istwerts mit dem Motorträgheitsdrehmoment ermittelt und ein zweiter Zwischen- wert durch den Motordrehmoment-Wert, insbesondere den Motor ^¬ drehmoment-Istwert bestimmt, wobei der erste Zwischenwert und der zweite Zwischenwert einem Subtrahierer zum Berechnen des Federdrehmoments zugeführt werden.

Bevorzugt besteht die DämpferaufSchaltung aus zumindest zwei Dämpferpassagen. Der zweiten Dämpferpassage wird hier als ein Ausführungsbeispiel nicht das Federmoment, sondern eine Dreh ^¬ zahl, d.h. das integrale Federmoment zugeführt. Dies wird er ^¬ reicht, indem zur Bestimmung eines dritten Zwischenwertes der ermittelte Winkelgeschwindigkeit-Istwert mit dem Motorträg ^¬ heitsmoment multipliziert und anschließend einen Hochpassfil ^¬ ter zuführt wird. Zudem wird zur Bestimmung eines vierten Zwischenwertes der ermittelte Motordrehmoment-Wert, insbeson ^¬ dere der ermittelte Motordrehmoment-Istwert ohne Offset inte ^¬ griert. Zur Bestimmung des integralen Federmoments werden dann der dritte und der vierte Zwischenwert einem

Subtrahierer zugeführt. Das Ergebnis wird nun der zweiten Dämpferpassage zugeführt.

Bevorzugt wird das Federdrehmoment einem APC-System als Dämp ^¬ feraufschaltung zugeführt. Es kann aber auch jedem anderen System zur Dämpfung zugeführt werden.

In bevorzugter Ausgestaltung wird die DämpferaufSchaltung durch zumindest eine erste Dämpfungspassage ausgestaltet, zum Ermitteln zumindest einer Dämpfungsfrequenz mit einer Eigenfrequenz zum Bedämpfen wenigstens einer Lastschwingung, insbesondere durch gegengekoppelte Aufschaltung auf einen vorbe ^¬ stimmten Winkelgeschwindigkeit-Sollwert. Bevorzugt weist die erste Dämpfungspassage eingangsseitig zumindest einen ersten Bandpass auf, welchem zumindest das Federdrehmoment zugeführt wird. Mit einem Bandpass werden die Frequenzbereiche ausge ^¬ wählt, in denen die Dämpfung wirken soll, um Rückwirkungen auf andere Frequenzbereiche zu vermeiden z. B. weil noch wei ^¬ tere Eigenfrequenzen vorhanden sind, die durch die Dämpfung angefacht werden können. D.h. ein (weiterer) Bandpass filtert dann den entsprechenden Bereich heraus. Es hat sich gezeigt, dass für weitere Eigenfrequenzen ggf. nicht die Lastbeschleu ^¬ nigung, sondern die Lastdrehzahl zurückgeführt werden muss.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegende Figuren. Darin zeigen schematisch :

FIG 1 eine erste Antriebskonfiguration mit Motor und Last, FIG 2 eine zweite Antriebskonfiguration mit Motor und Last, FIG 3 ein Blockschaltbild einer Regelungsstrecke für eine do ^¬ minante Eigenfrequenz,

FIG 4 ein erstes Funktionsschaubild einer Vorrichtung zur

Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem geregelten Antrieb,

FIG 5 ein zweites Funktionsschaubild einer Vorrichtung zur

Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem geregelten Antrieb,

FIG 6 Ergebnis eines Beispiels mit erfindungsgemäßer Dämp ^¬ fung .

Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge- schränkt. Variationen hiervon können vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Patentansprüche definiert wird, zu verlassen.

In der FIG 4 ist eine Antriebsregeleinrichtung 30 eines gere- gelten Antriebs 32 mit Motor 6 und Last 2 näher dargestellt, wobei Teile dieser Antriebsregeleinrichtung 30 detaillierter dargestellt sind. Eine handelsübliche Antriebsregeleinrich ^¬ tung 30 weist ein Stellglied 34, beispielsweise ein Strom ^¬ richter, insbesondere ein selbstgeführter Pulswechselrichter, und eine Regelung 36 auf. Diese Regelung 36 besteht bei ^¬ spielsweise aus einem Motormodell mit Stromregler 38, einem Drehzahlregelkreis 40 und einem Lageregelkreis 42. Diese Re ^¬ gelkreise 38, 40 und 42 bilden eine Regeldämpferpassage. D.h., dem Drehzahlregelkreis 40 ist der Lageregelkreis 42 überlagert und dem Motormodell mit Stromregler 38 ist der Drehzahlregelkreis 40 überlagert. Die Regelkreise 38 und 42 sind hier im Einzelnen nicht angegeben, da diese zum Ver- ständnis der Erfindung nicht benötigt werden.

Außerdem weist diese Antriebsregeleinrichtung 30 eine Dämpferaufschaltung 44 auf, die ausgangsseitig mittels eines Addierers 46 auf einen bereitgestellten Winkelgeschwindigkeit -Sollwert co _LS oii aufgeschaltet wird. Dabei steht dieser Win ^¬ kelgeschwindigkeit-Sollwert COLSOII an einem nicht invertieren ^¬ den Eingang an und die DämpferaufSchaltung 44 ist ausgangsseitig mit dem invertierenden Eingang des Addierers 46 verknüpft. Dadurch wird das Ausgangssignal Df _a n der Dämpferauf- Schaltung 44 gegengekoppelt auf den Winkelgeschwindigkeit- Sollwert COLSOII aufgeschaltet .

Der Drehzahlregelkreis 40 weist eingangsseitig einen Verglei ^¬ cher 48 und ausgangsseitig einen Regler 50 auf. Dieser Regler 50 ist eingangsseitig mit einem Ausgang des Vergleichers 48 verknüpft. Mittels dieses Vergleichers 48 wird eine Regelab ^¬ weichung, hier die Abweichung co _e eines Winkelgeschwindigkeit- Istwertes (»Mist von einem vorbestimmten Winkelgeschwindigkeit- Sollwert (ÖLSOII _/ bestimmt. Mittels des Reglers 50 wird eine Stellgröße erzeugt, die so beschaffen ist, dass die Regelab ^¬ weichung co _e zu Null wird. Damit ist dann der Winkelgeschwin ^¬ digkeit -Istwert (»Mist dem Winkelgeschwindigkeit-Sollwert

COLSOII nachgeführt. Als Stellgröße des Reglers 50 erhält man bei einem Drehzahlregelkreis 40 einen Motordrehmoment- Sollwert M _so n, dem beispielsweise ein Stördrehmoment M _z , z.B. Nutrasten, mittels eines Addierers 52 aufgeschaltet wird. Am Ausgang dieses Addierers 52 steht somit ein modifizierter Mo ^¬ tordrehmoment -Sollwert M' _so ii an, der mittels eines Filters 54 mit einem Eingang des unterlagerten Motormodells mit

Stromregler 38 verbunden ist. Eingangsseitig wird der DämpferaufSchaltung 44 nun erfindungsgemäß das aktuelle Federdrehmoment M _F zum Dämpfen zuge ^¬ führt . Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass das Federdrehmoment M _F also einen von zwei Bestandteilen darstellt, der zur Lastbeschleunigung führt. Dabei wurde erkannt, dass sich das Feder ^¬ drehmoment M _F mit folgender Gleichung ergibt: (1) M _F = M _ist -] _M *^ wobei

(»Mist ⁼ Winkelgeschwindigkeit-Istwert,

J _M = Motorträgheitsmoments,

Mi _St ⁼ Motordrehmoment-Istwert.

Das Federdrehmoment M _F sorgt für die Beschleunigung der Last seite. Ebenfalls wurde der Zusammenhang für die Lastbeschleu nigung —dabist erkannt :

(2)

Das Federdrehmoment M _F stellt also einen von zwei Bestandtei ^¬ len dar, der zur Lastbeschleunigung führt . Das Federdrehmoment M _F enthält den Anteil der Lastbeschleunigung, der zur Schwingung führt, während der Lastdrehmomentanteil M _L normalerweise unabhängig von der Schwingung ist. Dadurch kann das Federdrehmoment M _F nach (1) zur Lastschwingungsdämpfung herangezogen werden. Als Eingangsgrößen ist nur der Motordrehmoment-Wert, insbesondere der Motordrehmoment-Istwert

Mi _St , der Winkelgeschwindigkeit-Istwert co _M i _St und das Motor ^¬ trägheitsdrehmoment J _M notwendig, die üblicherweise bekannt sind, bzw. als berechnete Größen oder als Messgrößen vorlie ^¬ gen . Ein Sensor oder ein Messsystem misst den Winkel-Istwert Φ _ΜΙΞΪ aus dem der Winkelgeschwindigkeit-Istwert co _M i _St bestimmt wird. D.h. die Motordrehzahl ist bekannt. Sie kann auch mit einem geberlosen Motormodell erzeugt worden sein, sodass nicht ein ^¬ mal ein Motorgeber zwingend notwendig ist. Natürlich können weniger dynamische Modell-Istwerte nur zum Dämpfen für ent- sprechend niedrigere Frequenzen eingesetzt werden. Dieser wird nun mit dem Motorträgheitsdrehmoment J _M multipliziert mittels eines Multiplizierers 80. Anschließend wird das Er ^¬ gebnis zur Bildung eines ersten Zwischenergebnisses ZWi nach der Zeit t differenziert (Differenzierer 81) . Auch kann selbstverständlich zuerst nach der Zeit t differenziert werden und anschließend mit dem Motorträgheitsdrehmoment J _M mul ^¬ tipliziert werden, da das Motorträgheitsdrehmoment J _M eine Konstante ist. Aus dem Motormodell mit Stromregler 38 und aus dem gemessenen Strom wird zudem der Motordrehmoment-Wert, insbesondere der Motordrehmoment-Istwert Mi _st bestimmt. Im geberlosen Betrieb wird der Winkelgeschwindigkeit-Istwert co _M i _St auch aus dem Mo ^¬ tormodell bestimmt, ist aber normalerweise gegenüber einem gemessenen Wert verzögert. Das gilt aber nicht für den Motor ^¬ drehmoment-Wert, insbesondere den Motordrehmoment-Istwert Mi _S , der auch im geberlosen Betrieb kaum verzögert vorliegt. Dieser wird einem Glättungsfilter 82; d.h. einem Filter mit Glättungsfunktion zur Bildung eines zweiten Zwischenwertes ZW ₂ zugeführt. Selbstverständlich können auch alle anderen geeigneten Filter herangezogen werden.

Die gebildeten Zwischenwerte ZWi und ZW ₂ werden nun einem Subtrahierer 83 zugeführt. Dort wird der erste Zwischenwert ZWi vom zweiten Zwischenwert ZW ₂ abgezogen und damit das Fe ^¬ derdrehmoment M _F gebildet. Dieses wird nun der Dämpferauf- schaltung 44 zugeführt. Dabei besteht die DämpferaufSchaltung 44 aus zumindest einem oder mehreren Dämpferpassagen 56i und 56 ₂ . Hier sind zwei Dämpferpassagen 56i und 56 ₂ aufgezeigt, die ausgangsseitig mittels eines weiteren Addierers 60 mitei ^¬ nander verknüpft sind. Die Dämpferpassagen 56i bzw. 56 ₂ weisen eingangsseitig einen Bandpass 62i bzw. 62 ₂ , dem ein Filter 64i bzw. 64 ₂ nachge ^¬ schaltet ist, und ausgangsseitig einen Verstärker 66 ₁ bzw. 66 ₂ auf, der eingangsseitig mit einem Ausgang des Filters 64i bzw. 64 ₂ verknüpft ist. Der Verstärker 66 ₁ bzw. 66 ₂ ist außer ^¬ dem mit einem einstellbaren Faktor 68 ₁ bzw. 68 ₂ verbunden. Mittels dieser DämpferaufSchaltung 44 mit zwei Passagen sollen zwei Eigenfrequenzen fi und f ₂ der niederfrequenten Lastschwingungen gedämpft werden, wobei diese beiden Eigenfre- quenzen fi, f ₂ unterschiedlich bedämpft werden sollen, da den Verstärkern 66 ₁ und 66 ₂ jeweils unterschiedliche Verstär ^¬ kungsfaktoren Kl und K2 zugeführt werden. Am Ausgang eines jeden Verstärkers 66 ₁ und 66 ₂ steht ein Ausgangssignal Dfi und Df ₂ der Dämpferpassagen 56i und 56 ₂ an. Diese Ausgangssignale Dfi und Df ₂ der Dämpferpassagen 56i und 56 ₂ werden mittels des Addierers 60 zum Ausgangssignal Df _a n der DämpferaufSchaltung 44 zusammengesetzt.

Die im geregelten Antrieb 32 auftretenden niederfrequenten Lastschwingungen werden gemessen. Dabei werden im dargestellten Beispiel nur zwei Eigenfrequenzen fi und f ₂ aus den niederfrequenten Lastschwingungen isoliert. Am Ausgang des Bandpasses 62i bzw. 62 ₂ steht ein bandpassgefilertes Signal Dfi ₀ bzw. Df _{2 0} an. Bei der Inbetriebnahme werden hier zumindest die Eigenfrequenzen fi und f ₂ der auftretenden niederfrequenten Lastschwingungen gemessen. Anhand dieser Messungen wird zumindest ein Bandpass 62i einer Dämpferpassage 56i der Dämp ^¬ feraufschaltung 44 so eingestellt, dass nur eine Eigenfre ^¬ quenz fi der Lastschwingung durchgelassen wird. Am Ausgang dieses Bandpasses 6I ₁ erhält man ein bandpassgefilertes Sig ^¬ nal mit der Eigenfrequenz fi. In Abhängigkeit der Eigenfre ^¬ quenz fi und dem Grad der Dämpfung wird der Verstärkungsfaktor Kl entsprechend gewählt. Entsprechendes gilt für die Fre ^¬ quenz f ₂ . Durch die gegengekoppelte AufSchaltung des Aus- gangssignals Df _a n der DämpferaufSchaltung 44 wird die Eigenfrequenz fi, f ₂ der niederfrequenten Lastschwingung gedämpft. Das Federdrehmoment M _F wird hier erfindungsgemäß geglättet erzeugt, weil zur Differenzierung eine Glättung sinnvoll ist, um das Rauschen zu entfernen. Mit einem Bandpass 62i, ₂ werden die Frequenzbereiche ausgewählt, in denen die Dämpfung wirken soll, um Rückwirkungen auf andere Frequenzbereiche zu vermei ^¬ den z. B. weil noch weitere Eigenfrequenzen vorhanden sind, die durch die Dämpfung angefacht werden können. Die Erfindung wurde -wie in FIG 6 beschrieben- erfolgreich erprobt. FIG 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Auch hier ist die DämpferaufSchaltung 44 mit zwei Dämpferpassagen 56i, ₂ aus ^¬ gestaltet. Der zweiten Dämpferpassage 56 ₂ kann nun nicht das wie oben berechnete Federmoment M _F , sondern die Drehzahl /M _F zugeführt werden. Dies wird erreicht, indem zur Bestimmung eines dritten Zwischenwertes ZW3 der ermittelte Winkelge ^¬ schwindigkeit-Istwert (»Mist mit dem Motorträgheitsmoment J _M multipliziert und anschließend einem Hochpassfilter 91 zu ^¬ führt wird. Zudem wird zur Bestimmung eines vierten Zwischenwertes ZW ₄ der ermittelte Motordrehmoment-Wert, insbesondere der ermittelte Motordrehmoment-Istwert Mi _st ohne Offset inte ^¬ griert. Zur Bestimmung des integralen Federmoments /M _F werden dann der dritte Zwischenwert ZW3 und der vierte Zwischen ^¬ wert ZW ₄ einem Subtrahierer 93 zugeführt. Dieses wird nun der zweiten Dämpferpassage 44 zugeführt.

Die zweite Dämpferpassage braucht hier daher nicht das Feder ^¬ drehmoment M _F (= Beschleunigung) , sondern eine Drehzahl, also das Integral des Federdrehmoments M _F mit einem nachgeschalte ^¬ tem Hochpass. Weil der Differenzierer und der Integrator sich aufheben, kann man auch die Struktur neu zeichnen und die Glättung beim Differenzieren weglassen.

FIG 6 zeigt ein Ergebnis einer Simulation von FIG 4 mit einem 3-Massenschwinger, wobei die niedrigere Eigenfrequenz mit diesem Verfahren gedämpft wird. Anfangs wird ein Drehzahlsollwertsprung auf 10 1/s ausgeführt und bei 0.3s ein sprung- förmiges Lastdrehmoment von 2 Nm aufgeschaltet . Die Winkelge ^¬ schwindigkeit-Istwert (»Mist hat hier die Nummer 100, der Win- kelgeschwindigkeit -Sollwert co _LS oii hat hier die Nummer 101, das Signal Df _a n also der Dämpfungsaufschaltwert hat hier die Nummer 102, das Lastdrehmoment M _L die Nummer 103, der Motordrehmoment-Istwert Mi _S hat die Nummer 104 und das (tatsächli- che) Federdrehmoment M _F wird als 105 bezeichnet. In der Simu ^¬ lation haben die Eigenschwingungen keine Eigendämpfung. Der Regler dämpft sowohl im Führungsverhalten, als auch im Lastverhalten gut. Die Dämpfung ist ohne Änderung der Einstellung auch wirksam, wenn sich die Eigenfrequenzen der Strecke än- dern.

Der Vorteil dieser Erfindung ist, dass man Lastschwingungen dämpfen kann, ohne eine zusätzliche Messeinrichtung betreiben zu müssen. Außerdem ist diese Lösung im Vergleich zu z.B. an- deren Lösungen robuster, weil sie nur auf vorhandene Messgrö ^¬ ßen und das nichtveränderliche Motorträgheitsdrehmoment J _M zugreift. Die Lasteigenschaften (Federsteifigkeit, Lastträg ^¬ heit) spielen keine Rolle mehr. Natürlich beeinflusst die Strecke die Eigenfrequenz und damit auch die optimale Ein- Stellung der Rückführverstärkung und des Bandpasses, man kann hier aber robuste Einstellungen wählen, denn die Dämpfungswirkung bleibt auch bei nicht optimaler Einstellung erhalten, wenn auch nicht ganz so stark. Die Erfindung kann insbesondere in Verbindung mit dem APC-System verwendet werden, als auch bei jedem anderen System zum Einsatz kommen.