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Modellprädiktive Regelung aktiver Kühlsysteme von Werkzeugmaschinen zur Kompensation thermo-elastischer Verlagerungen = Model predictive control of active cooling systems of machine tools for compensation of thermoelastic displacements
2024
Dissertation, RWTH Aachen University, 2024
Druckausgabe: 2024. - Auch veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University. - Weitere Reihe: Edition Wissenschaft Apprimus. - Weitere Reihe: Werkzeugmaschinen
Genehmigende Fakultät
Fak04
Hauptberichter/Gutachter
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Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2024-09-25
Online
DOI: 10.18154/RWTH-2024-11198
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/998204/files/998204.pdf
Einrichtungen
Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620
Kurzfassung
Das thermo-elastische Verhalten von Werkzeugmaschinen limitiert in vielen Anwendungen die erzielbare Fertigungsgenauigkeit in der spanabhebenden Bearbeitung. In einem breit gefächerten Spektrum von Lösungsansätzen stellt die Kompensation thermo-elastisch induzierter Verlagerungen mittels bedarfsgerechter Nutzung aktiver Kühlsysteme einen erfolgversprechenden Ansatz dar. Das Erreichen dieses Ziels im Rahmen der vorliegenden Arbeit geschieht durch die Entwicklung einer modellprädiktiven Regelung des thermischen Maschinenverhaltens durch das adaptive Stellen individueller, an die tatsächliche Maschinennutzung angepasster Vorlauftemperaturen. Den Kern der modellprädiktiven Regelung bildet das Systemmodell, für dessen Aufbau ein Simulationsmodell basierend auf der Finite-Elemente-Methode in ein recheneffizientes Ersatzmodell überführt wird. Insgesamt erlaubt der methodische Ansatz eine signifikante Reduktion thermo-elastischer Verlagerungen in der Betriebsphase.In many applications, the thermoelastic behavior of machine tools limits the achievable manufacturing accuracy in machining. In a wide range of solutions, the compensation of thermoelastically induced displacements by means of demand-oriented use of active cooling systems represents a promising approach. Within the scope of this work, this goal is achieved by developing a model-predictive control of the thermal machine behavior by adaptively setting individual inlet temperatures adjusted to the actual machine utilization. The core of the modelpredictive control is the system model, for which a simulation model based on the finite element method is transformed into a computationally efficient surrogate model. Overall, the methodical approach allows a significant reduction of thermoelastic displacements in the operating phase.
OpenAccess: 
PDF
(additional files)
Dokumenttyp
Dissertation / PhD Thesis/Book
Format
online, print
Sprache
German
Externe Identnummern
HBZ: HT030909973
Interne Identnummern
RWTH-2024-11198
Datensatz-ID: 998204
Beteiligte Länder
Germany
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