Zur kontinuierlichen Verbesserung zurzeit existierender ultraschallgestützter Bearbeitungsverfahren werden die regelungstechnischen Aspekte stets weiter entwickelt und untersucht. Aus technischer Sicht besteht ein Gesamt-Ultraschallsystem aus einer elektrischen Ansteuerung (inkl. Steuer- und Regelelektronik), einem schwingenden Ultraschallwerkzeug zur Materialbearbeitung und einer mit dem Prozess wechselwirkenden Umgebung. Sowohl bei der Ultraschallbearbeitung als auch in piezoelektrischen Motoren und Wandlern werden stab- oder plattenförmige Strukturen mit piezoelektrischen Elementen angeregt. Zum Erreichen maximaler Effizienz und genügender Energie in der Bearbeitungszone sind die Resonanz-Schwingungen erforderlich. Die konventionellen Ansteuerungskonzepte (wie z.B. „Phase-Locked Loop“ oder verschiedene Oszillatorschaltungen) sind gut für Systeme mit schwach schwankenden Prozessbedingungen geeignet, versagen jedoch bei stark variierenden Belastungszuständen.

Ziel der Arbeit ist eine Entwicklung eines adaptiven Regelungskonzeptes für das Ultraschallbearbeitungssystem zu einem stetig stabilen Betrieb in Resonanz unabhängig von Dämpfungsschwankungen.
 

• Recherche zur aktuellen Regelungsverfahren bei der ultraschallunterstützten Bearbeitung
• Erstellung vereinfachter Modelle eines Ultraschallsystems in Matlab/SIMULINK
• Messtechnische Identifizierung erforderlicher Modellparameter des zu untersuchenden Systems (nämlich eines US-Wandlers und einer Last)
• Entwurf eines adaptiven, an Dämpfungszustand anpassenden Reglers basierend auf PLL-Konzept
• Implementierung und Echtzeitsimulation des entwickelten Regelungsalgorithmus mit Hilfe von MATLAB/Simulink und dSPACE
• Analyse und Vergleich des Systemverhaltens unter Wirkung geeignet parametrierter Regelungssysteme im freischwingenden und belasteten Fall
• Dokumentation der Ergebnisse

Betreuer: Dipl.-Ing. Simon Kimme, Tel.-Nr.: 0371 531-30556