Aktive Schwingungsdämpfung für Feuerwehrdrehleitern

Entwurf eines Regelkonzepts zur aktiven Schwingungsdämpfung
[Foto: Magirus]

Beschreibung

Aufgrund der großen Längen moderner Feuerwehrdrehleitern ist es praktisch nicht möglich, den als Fachwerk ausgeführten Leitersatz so auszulegen, dass im Betrieb keine Schwingungen auftreten. Diese werden dabei durch Verfahrbewegungen oder durch äußere Einflüsse angeregt. Die aktive Dämpfung dieser Schwingungen ist der Schwerpunkt des Forschungsprojekts, welches bereits seit 1998 in enger Kooperation mit der Magirus GmbH stetig vorangetrieben wird.

Für die Schwingungsdämpfung werden nur die am Fahrzeug vorhandenen Antriebe verwendet, sodass keine zusätzliche Aktorik notwendig ist. Zur Erfassung der Schwingungen sind in der Nähe der Einspannstelle des Leitersatzes Dehnungsmessstreifen angebracht. Diese messen die Dehnung des Leitersatzes in longitudinaler und lateraler Richtung. Zusätzlich befinden sich an der Leiterspitze Gyroskope, die Drehraten in allen drei Raumrichtungen erfassen. Die Informationen der Messsysteme werden fusioniert und hieraus die einzelnen Schwingungsmoden rekonstruiert, die dann aktiv gedämpft werden. Dabei ist bei Leitern bis 30m im Wesentlichen nur die Grundschwingung zu berücksichtigen, da höhere Moden eine verhältnismäßig hohe Eigendämpfung aufweisen. Mit steigender Leiterlänge sinkt die Dämpfung der Oberschwingungen, sodass bei größeren Leitern neben der Grundschwingung auch Oberschwingungen im Regler berücksichtigt werden müssen. Zudem treten insbesondere bei Drehleitern mit Gelenkarm beim Drehen verkoppelte Biege- und Torsionsschwingungen auf.

Auf dem Modell aufbauend wird eine dezentrale Schwingungsdämpfung entworfen, d.h. jede Bewegungsachse wird getrennt für sich betrachtet. Für jede Achse wird dabei ein Regler in einer 2-Freiheitsgrad-Struktur entworfen. In dieser werden jeweils die Schwingungsmoden mit Eigenfrequenzen, die unterhalb der Grenzfrequenz der Antriebe liegen, berücksichtigt.

 

 

 

Bearbeiter

Dieses Bild zeigt Bernd Müller
M.Sc.

Bernd Müller

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

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