Umsetzung einer echtzeitfähigen modellprädiktiven Trajektorienplanung für eine mehrachsige Hybridkinematik auf einer Industriesteuerung

Zusammenfassung Flexibel einsetzbare Fertigungssysteme müssen sich bei individuellen Fertigungsaufgaben im Kontext von Losgröße 1 automatisch in ihrem Bewegungsverhalten auf unterschiedliche Werkstücke anpassen. Hierzu benötigen sie fortschrittliche Steuerungen, die oft auf einer Optimierung basieren. Eine Offline-Optimierung reicht aufgrund der dynamischen Folge an unterschiedlichen Werkstücken nicht aus. Die große Herausforderung liegt nun darin, eine echtzeitfähige selbstoptimierende Steuerstrategie für eine Industriesteuerung zu entwerfen und zu implementieren, welche die Optimierung online ausführt. Im vorliegenden Beitrag wird anhand der Trajektorienplanung eines anwendungsbezogen redundanten sechsachsigen Hybridmechanismus eine solche modellprädiktive Steuerstrategie vorgestellt, die auf einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) ausgeführt wird und die Verfahrzeiten des Mechanismus zwischen werkstückspezifischen diskreten Bearbeitungspositionen optimiert. Es werden die Gütefunktion sowie die eingesetzten Modelle vorgestellt. Zudem erfolgt eine Analyse hinsichtlich der für die Berechnung erforderlichen Zykluszeit, der erzielten Ergebnisse und des Einflusses von Optimierungsparametern.