F: Welche Arten von Anwendungen erfordert eine Regelung mehrerer Freiheitsgraden und warum?
Dr. Shawn You: Das ultimative Ziel ist es, die realen Betriebsbedingungen zu simulieren und die Leistung des Prüfkörpers in einer kontrollierten Laborumgebung einzustufen. Eine Regelung mit mehreren Freiheitsgraden (DOF) wird in vielen Branchen eingesetzt, in der Regel zur Einstufung großer oder komplexer Komponenten oder Strukturen. Beispiele hierfür sind Standard- und kundenspezifische Schütteltische (Erdbebensimulatoren), mehrachsige Simulationstische zum Testen von Landfahrzeugkomponenten, Baustrukturprüfstände für die Prüfung von Gebäude- und Brückenkomponenten, Hubschrauberblatttests in der Luft- und Raumfahrt und Drehgestellprüfungen im Schienenverkehr.
F: Welche Herausforderungen bringt diese Art der Prüfung mit sich?
Dr. You: Der wichtigste Teil dieser Tests ist die Kontrolle der Kraft, Bewegung oder Beschleunigung in einem globalen Koordinatensystem. Dabei werden die einzelnen Koordinatensysteme der Aktuatoren in das globale Koordinatensystem des Prüfsystems transformiert. Wenn es um sehr große Prüfkörpern und sehr große Verformungen geht, ist die Mathematik, die in diesen Berechnungen steckt, sehr komplex.
F: Wie hilft MTS den Kunden, diese Herausforderung zu meistern?
Dr. You: Wir haben ein Tool namens DOF Control Software entwickelt, das ein Koordinatensystem zur Orchestrierung einer beliebigen Anzahl von Lastaktuatoren in bis zu sechs Freiheitsgraden erstellt. Das Konzept, das hinter dem Tool steht, ist simpel. Wenn Sie an einen Prüfstand mit zwei DOFs denken, wird jeder einzelne Aktuator für sich genommen dazu führen, dass der Prüfkörper einer Bogenbahn folgt. Unsere Software versteht die Beziehungen zwischen den beiden Bogenbahnen, sodass sie für die erforderliche Steuerung zur Erzeugung reiner vertikaler und lateraler Bewegungen sorgen kann. Das gilt für eine beliebige Anzahl von Aktuatoren. Sie kann auch in einem gemischten Steuerungsmodus arbeiten, z. B. die Kraft in der vertikalen Ebene und den Weg in der lateralen Ebene steuern.
F: Welche Vorteile können Kunden realisieren, wenn sie die DOF Control-Software einsetzen?
Dr. You: Der größte Vorteil besteht darin, dass Sie aufgrund der präzisen Koordinierung mehrerer Aktuatoren genauere Ergebnisse erzielen, als dies sonst der Fall wäre. Die DOF Control-Software ist auch für Prüfingenieure einfach einzurichten. Sie müssen nur die Koordinaten und ein paar andere Variablen eingeben, und schon ist der Vorgang abgeschlossen. Darüber hinaus hilft die Software den Testteams, mit sehr komplexen Situationen umzugehen, z. B. einem überlasteten System.
F: Können Sie erklären, wie die DOF Control-Software ein überlastetes System verwaltet?
Dr. You: Theoretisch können Sie jeden Punkt im Koordinatensystem in bis zu sechs Freiheitsgraden mit der Anzahl der Aktuatoren steuern, die gleich oder größer ist als die Anzahl der Freiheitsgrade. Aber es gibt viele Fälle, in denen die Größe des Prüfkörpers oder die Art der Anwendung es erfordern, dass die Testteams z. B. 30 Aktuatoren verwenden. Wenn Sie mehr Aktuatoren als Freiheitsgrade haben, können sich die Aktuatoren gegenseitig bekämpfen. Unsere Software gleicht die Bewegungen der zusätzlichen Aktuatoren automatisch aus, sodass sie in reibungsloser Koordination arbeiten, anstatt gegeneinander zu arbeiten. In ähnlicher Weise gehen wir mit der Kreuzkopplungs-Kompensation um. Der Versuch, überlastete Systeme zu regeln oder eine Kreuzkopplungs-Kompensation mit den bisherigen Techniken durchzuführen, wäre mit viel mehr Aufwand verbunden.
F: Was ist die Alternative zur Verwendung der DOF Control-Software?
Dr. You: Testingenieure müssen für jede Transformation explizit Gleichungen schreiben. Dies kann bei kleinen Verformungen funktionieren, bei großen Verformungen ist es jedoch nicht genau. Einige Testteams, mit denen wir zusammengearbeitet haben, haben dafür ihre eigene Software entwickelt, aber das kostet viel Zeit und Mühe. Andere Teams erkannten, dass sie ohne die Möglichkeit, die Aktuatoren präzise zu orchestrieren, den benötigten Test nicht ausführen konnten. Mit der DOF Control Software werden die Gleichungen automatisch gebildet, und die Berechnungen sind voreingestellt. Das Prüfteam muss lediglich die Koordinaten der Prüfkörpergeometrie in einer Vorlage bereitstellen.
F: Was waren die Ursprünge der DOF Control-Software?
Dr. You: Angefangen hat alles mit Rütteltischen zum Testen von Automobilkomponenten, bei denen viele Aktuatoren zusammenarbeiten, um den Tisch innerhalb eines globalen Koordinatensystems zu bewegen. MTS entwickelte den ersten Schütteltisch, der diese besondere Steuerungsmethode verwendete. Dann stellten wir fest, dass die Software für viele andere Testanwendungen äußerst nützlich ist, sodass wir sie als separates Paket zur Verfügung stellten.
F: Ist jede Instanz der DOF Control Software an einen bestimmten kundenspezifischen Prüfstand gebunden?
Dr. You: Im Allgemeinen, ja. Dies sind kundenspezifische Prüfsysteme. Aber wir haben eine gewisse Flexibilität in die Lösung eingebaut, da die Prüfkörpervorlage, welche die Transformationsberechnungen steuert, relativ einfach geändert werden kann. In einer Baustrukturanwendung benötigen Sie beispielsweise eine neue Konfiguration von Aktuatoren, um einen Prüfkörper anderer Größe oder einen Prüfkörper in einer anderen Ausrichtung aufzunehmen. Unser Team kann Kunden dabei helfen, die Vorlage für diese Anforderungen anzupassen, sodass sie ihren kundenspezifischen Prüfstand und die Software für mehr als eine Anwendung nutzen können. Wir haben die DOF Control-Software auf hunderte von Systemen angewendet und verfügen über jahrzehntelange Erfahrung bei der Lösung dieser Probleme für Kunden in vielen Branchen.
Dr. Shawn You: Das ultimative Ziel ist es, die realen Betriebsbedingungen zu simulieren und die Leistung des Prüfkörpers in einer kontrollierten Laborumgebung einzustufen. Eine Regelung mit mehreren Freiheitsgraden (DOF) wird in vielen Branchen eingesetzt, in der Regel zur Einstufung großer oder komplexer Komponenten oder Strukturen. Beispiele hierfür sind Standard- und kundenspezifische Schütteltische (Erdbebensimulatoren), mehrachsige Simulationstische zum Testen von Landfahrzeugkomponenten, Baustrukturprüfstände für die Prüfung von Gebäude- und Brückenkomponenten, Hubschrauberblatttests in der Luft- und Raumfahrt und Drehgestellprüfungen im Schienenverkehr.
F: Welche Herausforderungen bringt diese Art der Prüfung mit sich?
Dr. You: Der wichtigste Teil dieser Tests ist die Kontrolle der Kraft, Bewegung oder Beschleunigung in einem globalen Koordinatensystem. Dabei werden die einzelnen Koordinatensysteme der Aktuatoren in das globale Koordinatensystem des Prüfsystems transformiert. Wenn es um sehr große Prüfkörpern und sehr große Verformungen geht, ist die Mathematik, die in diesen Berechnungen steckt, sehr komplex.
F: Wie hilft MTS den Kunden, diese Herausforderung zu meistern?
Dr. You: Wir haben ein Tool namens DOF Control Software entwickelt, das ein Koordinatensystem zur Orchestrierung einer beliebigen Anzahl von Lastaktuatoren in bis zu sechs Freiheitsgraden erstellt. Das Konzept, das hinter dem Tool steht, ist simpel. Wenn Sie an einen Prüfstand mit zwei DOFs denken, wird jeder einzelne Aktuator für sich genommen dazu führen, dass der Prüfkörper einer Bogenbahn folgt. Unsere Software versteht die Beziehungen zwischen den beiden Bogenbahnen, sodass sie für die erforderliche Steuerung zur Erzeugung reiner vertikaler und lateraler Bewegungen sorgen kann. Das gilt für eine beliebige Anzahl von Aktuatoren. Sie kann auch in einem gemischten Steuerungsmodus arbeiten, z. B. die Kraft in der vertikalen Ebene und den Weg in der lateralen Ebene steuern.
F: Welche Vorteile können Kunden realisieren, wenn sie die DOF Control-Software einsetzen?
Dr. You: Der größte Vorteil besteht darin, dass Sie aufgrund der präzisen Koordinierung mehrerer Aktuatoren genauere Ergebnisse erzielen, als dies sonst der Fall wäre. Die DOF Control-Software ist auch für Prüfingenieure einfach einzurichten. Sie müssen nur die Koordinaten und ein paar andere Variablen eingeben, und schon ist der Vorgang abgeschlossen. Darüber hinaus hilft die Software den Testteams, mit sehr komplexen Situationen umzugehen, z. B. einem überlasteten System.
F: Können Sie erklären, wie die DOF Control-Software ein überlastetes System verwaltet?
Dr. You: Theoretisch können Sie jeden Punkt im Koordinatensystem in bis zu sechs Freiheitsgraden mit der Anzahl der Aktuatoren steuern, die gleich oder größer ist als die Anzahl der Freiheitsgrade. Aber es gibt viele Fälle, in denen die Größe des Prüfkörpers oder die Art der Anwendung es erfordern, dass die Testteams z. B. 30 Aktuatoren verwenden. Wenn Sie mehr Aktuatoren als Freiheitsgrade haben, können sich die Aktuatoren gegenseitig bekämpfen. Unsere Software gleicht die Bewegungen der zusätzlichen Aktuatoren automatisch aus, sodass sie in reibungsloser Koordination arbeiten, anstatt gegeneinander zu arbeiten. In ähnlicher Weise gehen wir mit der Kreuzkopplungs-Kompensation um. Der Versuch, überlastete Systeme zu regeln oder eine Kreuzkopplungs-Kompensation mit den bisherigen Techniken durchzuführen, wäre mit viel mehr Aufwand verbunden.
F: Was ist die Alternative zur Verwendung der DOF Control-Software?
Dr. You: Testingenieure müssen für jede Transformation explizit Gleichungen schreiben. Dies kann bei kleinen Verformungen funktionieren, bei großen Verformungen ist es jedoch nicht genau. Einige Testteams, mit denen wir zusammengearbeitet haben, haben dafür ihre eigene Software entwickelt, aber das kostet viel Zeit und Mühe. Andere Teams erkannten, dass sie ohne die Möglichkeit, die Aktuatoren präzise zu orchestrieren, den benötigten Test nicht ausführen konnten. Mit der DOF Control Software werden die Gleichungen automatisch gebildet, und die Berechnungen sind voreingestellt. Das Prüfteam muss lediglich die Koordinaten der Prüfkörpergeometrie in einer Vorlage bereitstellen.
F: Was waren die Ursprünge der DOF Control-Software?
Dr. You: Angefangen hat alles mit Rütteltischen zum Testen von Automobilkomponenten, bei denen viele Aktuatoren zusammenarbeiten, um den Tisch innerhalb eines globalen Koordinatensystems zu bewegen. MTS entwickelte den ersten Schütteltisch, der diese besondere Steuerungsmethode verwendete. Dann stellten wir fest, dass die Software für viele andere Testanwendungen äußerst nützlich ist, sodass wir sie als separates Paket zur Verfügung stellten.
F: Ist jede Instanz der DOF Control Software an einen bestimmten kundenspezifischen Prüfstand gebunden?
Dr. You: Im Allgemeinen, ja. Dies sind kundenspezifische Prüfsysteme. Aber wir haben eine gewisse Flexibilität in die Lösung eingebaut, da die Prüfkörpervorlage, welche die Transformationsberechnungen steuert, relativ einfach geändert werden kann. In einer Baustrukturanwendung benötigen Sie beispielsweise eine neue Konfiguration von Aktuatoren, um einen Prüfkörper anderer Größe oder einen Prüfkörper in einer anderen Ausrichtung aufzunehmen. Unser Team kann Kunden dabei helfen, die Vorlage für diese Anforderungen anzupassen, sodass sie ihren kundenspezifischen Prüfstand und die Software für mehr als eine Anwendung nutzen können. Wir haben die DOF Control-Software auf hunderte von Systemen angewendet und verfügen über jahrzehntelange Erfahrung bei der Lösung dieser Probleme für Kunden in vielen Branchen.
