B04: Exemplarische Parameteridentifikation

Identifikation von Modellparametern für exemplarisch streuende sowie zeitlich veränderliche thermische Maschineneigenschaften

Teilprojektleiter

Prof. Dr.-Ing. habil. Klaus Kabitzsch: TU Dresden, Institut für angewandte Informatik, Professur Technische Informationssysteme (TIS)
Dr.-Ing. Bernd Kauschinger: TU Dresden, Institut für Werkzeugmaschinen und Steuerungstechnik (IWM)

Im SFB/Transregio 96 werden Ansätze zur steuerungsbasierten Korrektur und zur gestaltungsintegrierten Kompensation verfolgt. Dafür notwendige thermische Maschinenmodelle enthalten u.a. unsichere und zeitlich veränderliche Parameter. Diese exemplarischen Parameter stellen sich erst mit der Montage oder während des Betriebs der Maschine ein und erfordern daher einen messtechnischen Abgleich im betriebsbereiten Zustand. Bisher ist dieser Abgleich zeitlich und personell sehr aufwändig. Ziel des Teilprojektes B04 ist die Reduzierung dieses Aufwandes. Wesentliche Aufwandsanteile liegen dabei aber weniger in der nichtlinearen Optimierung, sondern vielmehr im Entwurf geeigneter Lastregimes und Messgrößen (Entwurfsphase) sowie in der messtechnischen Gewinnung der Datenbasis (Experimentalphase) für die Optimierungsrechnung. Hierbei ist stets die individuelle Ausprägung des thermischen Modells und der Maschine zu berücksichtigen, so dass der Parameterabgleich immer wieder spezifisch zugeschnitten werden muss. Das erfolgt bisher manuell und erfahrungsgestützt und bedingt deshalb umfangreiches thermisches Fachwissen.
Der verfolgte Lösungsansatz besteht in einer effizienten Unterstützung der Entwurfs- und Experimentalphase des Parameterabgleichs. Dies erfolgt über eine modulare Unterstützungsumgebung, die den generischen Workflow des Parameterabgleichs informationstechnisch realisiert. Sie integriert durchgängig Methoden und Softwarewerkzeuge, die spezifisches thermisches Fachwissen kapseln, den simulationsgestützten Entwurf der Abgleichversuche vereinfachen sowie eine robuste und weitgehend automatisierte Versuchsdurchführung ermöglichen. Dafür benötigte Komponenten (z.B. Schnittstellenadapter, Lasttemplates) und Werkzeuge (z.B. Visualisierung, Optimierungsalgorithmen) werden in Bibliotheken bereitgestellt. Die Vielfalt an spezifischen Maschinen- und Modellausprägungen erfordert konfigurierbare Schnittstellen für die Verknüpfung dieser Komponenten und Werkzeuge. Dem wird Rechnung getragen, indem generische Schnittstellen definiert und die konkreten Ausprägungen der Komponenten und Werkzeuge in jeweils zugehörigen Spezifikationen mit Hilfe von Ontologien semantisch beschrieben werden. Das ermöglicht eine passfähige Auswahl, Parametrierung und Verknüpfung zu einem modell- und maschinenspezifisch zugeschnittenen Entwurfssystem für den Parameterabgleich.
Grundlage für die Entwicklung geeigneter Methoden und Softwarewerkzeuge ist zunächst eine Systematisierung des Vorgehens beim Parameterabgleich thermischer Modelle (generischen Workflow) und die Herausarbeitung formalisierbarer Anteile. Dies erfolgte maßgeblich in Phase 1 des Projektes. In Phase 2 steht die Entwurfsphase des Parameterabgleichs im Vordergrund. Inhaltliche Schwerpunkte sind einerseits die Erarbeitung von Methoden, Komponenten und Werkzeugen für den simulationsgestützten Entwurf der Abgleichversuche (IWM) und andererseits die informationstechnische Gestaltung der Unterstützungsumgebung (TIS). In Phase 3 wird der inhaltliche Schwerpunkt auf die Experimentalphase des Parameterabgleichs und deren Automatisierung gelegt. Der betrachtete Modellumfang wird über die drei Phasen des SFB/Transregio96 schrittweise von einzelnen Komponenten über Maschinenbaugruppen bis hin zur Gesamtmaschine gesteigert.