OPTIMIERUNG
UNSERE TECHNOLOGISCHEN SCHWERPUNKTE
Die Optimierung des Verhaltens von Maschinen, der Betrieb von Anlagen und die Steuerung von Prozessen ist eine treibende Kraft für Neuentwicklungen und Modernisierung. Die Optimierungsaufgabe ist oft mehrdimensional und erfordert die Berücksichtigung vieler Einflussfaktoren. Unser mechatronisches Systemverständnis und unsere domänenübergreifende Erfahrung eröffnet uns ein breites Feld möglicher Eingriffspunkte, die wir gemeinsam mit unserem Modellierungs- und Simulations-KnowHow bestens zu nutzen wissen.
PARAMETEROPTIMIERUNG
Unsere umfassenden Erfahrungswerte und Kompetenzen im Bereich der Mehrgrößenoptimierung (siehe insbesondere die LCM Softwareplattform SyMSpace), automatisierten Parameterstudien, Parameteridentifikation, sowie Sensitivitätsanalysen bilden einen grundlegenden Bestandteil in Modellierungs- und Simulationsprojekten.
PROZESSMODELLE
Mit Hilfe von mathematischen Modellen lassen sich nicht messbare Prozessgrößen berechnen und zukünftige Prozessverläufe vorhersagen. Validierte Prozessmodelle erlauben den Anlagenbetrieb in der Simulation zu optimieren, ohne Risiko und ohne zeitliche Einschränkungen, die bei Versuchen an realen Anlagen immer vorhanden sind.
REGELUNGSTECHNIK
Eine gute Regelung garantiert ein schnelles Erreichen der Zielwerte, im Idealfall ohne Überschwingen und robust gegenüber äußeren Einflüssen. Unterschiedliche Dynamiken in verschiedenen Betriebspunkten und nichtlineares Verhalten der Aktuatorik erschweren diese Aufgabe. Mit den richtigen Ansätzen und Methoden lassen sich hier entscheidende Performance-Vorteile erzielen.
UNSER ANGEBOT & SERVICE
Wissenstransfer
Wir Unterstützung Sie in der Einführungsphase der virtuellen Inbetriebnahme in Ihrem Unternehmen. Dies kann anhand der Erstellung eines Show-Case für einen Messeauftritt, im Rahmen der Validierung eines Use-Case oder durch die virtuelle Inbetriebnahme eines Kundenprojektes erfolgen.
Entwicklung
Anwendungsbezogen entwickeln wir physikbasierte Modelle von Maschinen, Anlagen oder Prozessen für Simulation, virtuelle Inbetriebnahme und digitale Zwillinge. Der Einsatz geeigneter Methoden für die Modell- und Parameteridentifikation gewährleistet eine realitätsnahe Wiedergabe des realen Systemverhaltens durch das Modell. Damit können die Vorteile modellbasierter Vorsteuerungen und Regelungen, sowie der Einsatz von Modellen zur Schätzung von Prozess- und Zustandsgrößen voll genutzt werden.
Validierung
Fragestellungen zum Thema Stabilität und Robustheit lassen sich mit der Verfügbarkeit eines geeigneten Modells systematisch untersuchen. Die Überprüfung des Konzeptes für die Ablaufsteuerung einer komplexen Anlage und deren Verhalten im Fehlerfall kann im Rahmen der virtuellen Inbetriebnahme durchgeführt werden. Bei umfangreichen Untersuchungen einer großen Anzahl von Testszenarien ist die Möglichkeit von automatisierten Auswertungen und Analysen eine große Zeitersparnis. Bei all diesen Aufgaben stellen wir Ihnen unser KnowHow gerne zur Verfügung.
Optimierung
Maximale Geschwindigkeit, minimale Taktzeiten, bestmögliche Ausnützung der Stellbereiche, minimaler Energieverbrauch, reduzierte Belastung für System und Aktuatoren. Mit modellbasierter Optimierung von Prozess-, Steuerungs- und Regelungsparametern ermitteln wir die beste Performance für Ihr System.
Referenzprojekte
Für jede der oben angeführten Dienstleistungen stellen wir hier ein ausgewähltes Beispielprojekt vor.
PARAMETEROPTIMIERUNG – Strömungsmaschinen optimal entwickeln
Maßgeschneiderte Strömungsmaschinen erfordern das Zusammenwirken mehrere Fachdomänen in Konstruktion und Entwicklung. Während in einfachen Fällen eine klassische Konstruktionsweise ausreicht, stößt diese bei höheren Anforderungen rasch an Grenzen. Beispielsweise empfiehlt sich für den Anspruch eines optimierten Gesamtsystems eine ganzheitliche Betrachtungsweise, die alle relevanten Teilaspekte unter Berücksichtigung gegenseitiger Abhängigkeiten optimiert:
- Fluiddynamik
- Elektromagnetischer Antrieb
- Festigkeit und Rotordynamik
- Thermische Auslegung und Kühlung
- Schwingungen und Akustik
Durch das Entwicklungstool SyMSpace können mehrere dieser Bereiche gesamtheitlich optimiert werden.
PROZESSMODELLE – Cement production
Im Projekt mit der Firma Cemtec wurde ein Modell für einen Mahlprozess bestehend aus Mühle und Sichter erstellt. Die Identifikation der Modellparameter erfolgte mit Anlagen und Labordaten. Das Prozessmodell ermöglicht eine Schätzung der Materialfeinheit mittels Partikelgrößensverteilungen an unterschiedlichen Stellen im Prozess und gibt Einblick in die Dynamik bei Produktwechselvorgängen. In Form einer Functional Mockup Unit (FMU) ist das Modell auch auf dem Prozessrechner ausführbar und somit als virtueller Sensor (Softsensor) im Betrieb einsetzbar.
Ziele, Motivation, Herausforderungen
- Optimierung des stationären Betriebs (Durchsatz, Energie)
- Schneller Produktwechsel
- Erhöhung der Produktqualität
Methoden, Technologie
- Modellbasierte Schätzung der Partikelverteilung
- Modellkalibrierung mit Anlagendaten und Laborergebnissen
Lösungen, Vorteile
- Erhöhtes Systemwissen
- Virtueller Sensor
REGELUNGSTECHNIK – Optimization of setpoint change
Das Erreichen einer gleichbleibend optimalen Regelgüte bei einer Vielzahl von einsetzbaren Materialien und unterschiedlichen Einstellungen stellen eine große Herausforderung beim Spritzgussprozess dar. Zusätzlich muss die Regelung im Rahmen der Inbetriebnahme der Maschine einfach und zuverlässig parametrierbar sein. In einem Projekt mit der Firma Engel wurde diese Aufgabe gelöst und auf der Maschine implementiert.
Ziele, Herausforderungen
- Reduktion von Überschwingen und Anstiegszeit in der Druckregelung
- Breites Spektrum an Betriebsbedingungen
Methoden, Technologie
- Modellbasierte Regelungsauslegung
- Kompensation nichtlinearer Effekte
- Input Shaping für sanfte Sollwertänderungen
- Druckabhängige Regelungsaktivierung
Lösungen, Vorteile
- Erweiterung der Standard-PID-Regelung durch Kompensation und Eingabefunktionen für erhöhte Leistung
- Simulationsstudien reduzieren experimentelle Tests
ZUSATZINFORMATIONEN: LINKS & DOWNLOADS
- Modellbildung, Simulation, Regelung: MATLAB/Simulink, SciLab/Xcos, Maple, MapleSim, Mathematica, HOTINT
- Virtuelle Inbetriebnahme: Matlab/Simulink, Maple, IndustrialPhysics
- Automatisierung: B&R AutomationStudio, Siemens TIA-Portal
- Code-Generierung: Matlab Coder, MapleSim FMU Export, X2C
- Prototyping: LCM Elektroniken, dSpace, LabView
News & Veranstaltungen
AUSGEBUCHT! Systematische Fehler-Ursachenanalyse im Maschinenbau
Veranstaltung am 2. Februar 2023 von 13:00 bis 16:30 Uhr bei uns im Science Park I, Altenbergerstraße 66, 4040 Linz. Das unerwartete Auftreten von Fehlern, Qualitätsmängeln oder Schadensfällen stellt Unternehmen vor kurzfristige und oft dringliche Herausforderungen....
Führender Indischer Hersteller von Antriebssystemen für elektrisch angetriebene Fahrzeuge zu Besuch bei LCM
Die Elektromobilität schreitet auch in Asien massiv voran. Speziell im Motorrad-/Moped-Segment ist ein deutliches Wachstum zu erwarten. Wesentlich ist dabei der Einsatz optimierter Antriebssysteme, um die gewünschten Ziele wie hohe Reichweite, kleiner Bauraum,...
LCM bei den Cobot Experience Days 2022
Cobots sind kollaborative Industrieroboter, die mit Menschen zusammenarbeiten. Im Rahmen der Cobot Experience Days (16.-17.3.2022) hat unser Kollege Dr. Johannes Schröck innovative Cobotsanwendungen präsentiert, die am LCM entwickelt wurden und werden. Als Designer...
