Mehrkörpersimulation eines mechanischen Systems - Modellkran EC-H 8 - LIEBHERR

Baukräne werden auf der Baustelle sehr viel angewendet. Daher ist es erstaunlich, dass die Steuerung dieser Kräne alleine durch die Kranführer ausgeführt wird ohne von einem Computer unterstützt zu werden, wie es z.B. bei einem Auto üblich ist. Durch dieses Projekt soll die Regelung für ein Modell des Oberdrehkrans EC-H 8 der Firma Liebherr erstellt werden, welches automatisch das Pendel nach dem Anfahren der Sollposition ausregelt.

Problemstellung

Durch Mehrkörpermodelle wurde versucht den Einfluss der Mechanik auf die Regelung einzustufen und die kritischen Stellen ausfindig zu machen, die für die Regelung zum Problem werden könnten. Zu den Vereinfachungen gehörten, der Haken als Einfachpendel anzunehmen und das Doppelpendel zu vernachlässigen. Darauf aufbauend wurde das Reglerkonzept ausgelegt und getestet. Dank der MKS-Simulationen konnten die geeignete Regler-Konfigurationen noch vor der Inbetriebnahme ausfindig gemacht werden.

Konzept

Das Regelungskonzept umfasst eine schaltbare Regelung, die zwischen den Zuständen "Joystick fahren" und "Pendel ausregeln"wechseln kann. Dabei wurde für die Steuerung eine State Machine im SIMULINK mit State Flow Chart realisiert. Die Joysticks dienen als Eingabegerät für den Benutzer, mit dem der Kran durch einen Geschwindigkeitsregler unterstützt verfahren kann. Wird der Joystick losgelassen, wird das Pendel durch eine Kombination von aktiver Dämpfung und einem Positionsregler ausgeregelt und vor Ort gehalten.

Anwendung

Baukräne sind heutzutage von Baustellen nicht mehr wegzudenken. Dabei sind diese sehr schwierig zu beherrschen, so dass die Bedienung und somit die Verantwortung des Krans gänzlich in die Hände eines Kranführers übergeben wird. So kann z.B. eine plötzlichen Windböe die Last unkontrolliert ausschwenken lassen, was neben Sach- auch zu Personenschaden führen kann. Um solche Situationen zu entschärfen ist es wünschenswert, wenn der Kran selbst solche Störungen abfängt oder zumindest abdämpft.