Adaptierbarer Antriebsregler : ein Beitrag zur Architekturgestaltung eines neuartigen Antriebsreglers

Abstract

Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, einen Antriebsregler adaptierbar zu machen. In dieser Arbeit wird erstmalig ein Antriebsregler in den Kontext der Adaption gestellt und die Grundmechanismen der Adaption um die Rekonfiguration erweitert. Die Analyse und Defizitextraktion des Stands der Technik und Forschung, vor dem Hintergrund der Adaption und Rekonfiguration, führen zum Bedarf einer neuen Antriebsreglerarchitektur und einer dafür notwendigen Entwicklungsmethode. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Antriebsregler auf Basis einer hybriden Rechnerarchitektur, als Kombination von FPGA- und Mikrocontrollertechnologie, erstmalig formalisiert und entworfen. Eine dafür ausgelegte modellbasierte Entwicklungsmethode zum Umgang mit einem adaptierbaren Antriebsregler vervollständigt ein neues erarbeitetes Gesamtkonzept. Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit ist der Entwurf und die Entwicklung notwendiger Hardwareund Softwarestrukturen, um einen Antriebsregler gemäß des definierten Formalismus und der Zielbeschreibung adaptierbar zu machen. Die hiermit erarbeitete Architektur weist einen hohen Neuigkeitsgrad auf. Ein realisierter Versuchsstand und messtechnische Untersuchungen weisen sowohl die grundsätzliche Funktionsfähigkeit eines Antriebsreglers, als auch die erarbeiteten Adaptionsmechanismen erstmalig nach.

The aim of this thesis is to make a drive controller adaptable. In this work, for the first time a drive controller is put into the context of adaption. Also, the adaption’s basic mechanisms are extended by reconfiguration. The deficits of the state-of-the-art technology and current research, especially with respect to adaption and reconfiguration, are analyzed. On the basis of this investigation, requirements are derived on a novel drive control architecture, as well as a related development method. A drive controller with a hybrid processing architecture, consisting of FPGA and microcontroller technology is presented in this work. This drive controller type is formalized and designed for the first time. Also, a model based design method for adaptable drive controllers is developed. The main focus of this thesis lies in the layout and design of hardware and software architectures that are necessary to make a drive controller adaptable with respect to the defined formalism and the target definition. These architectures have a high level of novelty. An experimental rig has been set up. Its measurement results demonstrate for the first time the general functional capability of a drive controller as well as the presented adaption mechanisms.