Aktives Auswuchten elastischer Rotoren für industrielle Anwendung

In der vorliegenden Dissertation wird die Eliminierung von Unwucht erregten Schwingungen von gyroskopischen Rotoren mittels aktiver piezoelektrischer Lager untersucht. Hierzu wird zunächst ein Rotorprüfstand mittels FEM modelliert und anschließend die Ergebnisse experimentell abgeglichen. Bei der Modellierung wird die neue Rotorkoordinate der relativen Auslenkung eingeführt, welche die Differenz zwischen der Rotorauslenkung und einer linearen Interpolation der freien Auslenkung der Piezoaktoren ist. Weiterhin wird ein neuer Ansatz für ein modales Modell für gyroskopische Rotoren präsentiert, welcher zur Black Box Identifikation verwendet werden kann. Nach der Modellierung wird der Least Mean Squares (LMS) Algorithmus in Kombination mit Integral Force Feedback (IFF) zur Regelung des Systems zunächst analytisch untersucht und anschließend experimentell validiert. Durch die kombinierte Minimierung der Lagerkräfte und Auslenkungen der Scheibe können alle Resonanzen des Systems eliminiert werden. Basierend auf der Literatur zum LMS-Algorithmus wird ein rotormodellfreier Regelungsansatz abgeleitet, welcher die Lagerkräfte im aktiven Lager minimiert und für die Implementierung nur die Totzeit des Systems benötigt. Der Ansatz ist hierbei eine Kombination aus LMS und IFF. Weiterhin wird der LMS um einen Transform Domain (TDLMS) Ansatz erweitert, welcher die Schwingungsamplituden als Regelgröße verwendet. Zur Berechnung der Schwingungsamplituden wird die diskrete Fourier-Transformation über eine volle Rotorumdrehung verwendet. Hierdurch werden die Amplituden über eine Umdrehung gemittelt. Zur Kompensation dieses Zeitverzugs wird ein neuer, auf einem Polynom basierender Algorithmus vorgestellt. Die Funktionsfähigkeit der rotormodellfreien Regelung wird in Experimenten nachgewiesen. Der Regelungsansatz wird anschließend verwendet, um ein Modell des Rotors zu schätzen. Hierzu werden zwei Rotorausläufe durchgeführt, bei dem einmal nur IFF verwendet wird und beim anderen IFF in Ko