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Arraymodellverifikation und -parametrisierung

Der Vergleich von Simulationsergebnissen mit Meßwerten zeigte Abweichungen bei den maximal erreichbaren Auslenkungen, den Aktoreigenfrequenzen und den Einschwingzeiten. Die Abweichungen variierten in Abhängigkeit von der Position der Aktoren im Array. Untersuchungen im Teilprojekt B2 ergaben Abweichungen der Feder- und Plattendicke von der Sollgeometrie nach der Präparation. Zur Simulation der Auswirkungen abweichender Aktoreigenschaften während der Ansteuerung wurden die Arraymodelle parametrisiert, um das Modellverhalten der Einzelaktoren variieren zu können. Die Parametrisierung von HDL-A-Modellen ist mittels generics über die Modellschnittstelle (entity der HDL-A-Modelle) möglich, ohne Änderungen innerhalb der Modellarchitektur vornehmen zu müssen. Damit ist die Adaption des realen Verhaltens präparierter Arrays gegeben.

Die Verifikation zeigte ferner Abweichungen bei der Simulation der Auslenkungsbewegung benachbarter Spiegelelemente. Die Ursache lag in der vereinfachten Modellierung mechanischer Wechselwirkungen durch abstrakte Koppelelemente und deren Dimensionierung. Erst nach der Präparation und fortschreitendem Erkenntnisstand wurden im Teilprojekt B2 ein Experimentalmodell zur Identifikation der Parameter für das mechanische Übersprechen im Array entworfen und die entsprechenden Meßdaten von B2 für die Systemmodellierung zur Verfügung gestellt. Effektiver gegenüber der Modellierung mit Koppelelementen ist die Arraybeschreibung einschließlich der mechanischen Wechselwirkungen zwischen den 25 Arrayelementen in Form des Gleichungssystems (7):

Die Implementierung dieses Differentialgleichungssystems erfolgte wiederum mit Hilfe impliziter Gleichungssysteme im equation-Teil der architecture innerhalb eines HDL-A-Modells. Zur Arraygesamtsimulation wird das Antriebsmoment auslenkungsunabhängig berechnet und die Matrix der Massenträgheitsmomente auf einen Vektor zurückgeführt. Abb. 6 enthält Ausschnitte der Implementierung in HDL-A.


  
Abbildung 6: Implementierungsbeispiel des Gleichungssystems (7) in HDL-A


ENTITY array_25 IS
GENERIC (n   : integer;
J   : real_vector(1 to 25);
k_m : real_matrix(1 to 25, 1 to 25);
c_m : real_matrix(1 to 25, 1 to 25));
PIN (e1,e2 : electrical_vector(1 to 25);
m   : electrical                   );
END ENTITY array_25;
ARCHITECTURE behav OF array_25 IS
...
PROCEDURAL FOR ac,transient =>
...
- Matrizenmultiplikation
s2: FOR i IN 1 TO n
LOOP
phi_bog(i) := integ(rot_v(i));
M_mech(i)  := J(i)*ddt(rot_v(i));
s3: FOR k IN 1 TO n
LOOP
M_mech(i) := M_mech(i) + k_m(i,k)*rot_v(k) + c_m(i,k)*phi_bog(k);
END LOOP s3;
END LOOP s2;
...
...
- Loesung der Bewegungsgleichungen
EQUATION (rot_v(1),rot_v(2), ... ,rot_v(25)) FOR
dc,transient =>
M_el(1) == M_mech(1);
M_el(2) == M_mech(2);
...
M_el(25) == M_mech(25);
END RELATION;
END ARCHITECTURE behav ;





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Joerg Albrecht
8/21/1997