Projektbeschreibung

In diesem Forschungsprojekt wurden fortschrittliche und effiziente Regelungsmethoden entwickelt, die beim schnellen Transport von Flüssigkeiten in offenen Behältern das Schwappen wirksam unterdrücken. Eine neuartige Vorsteuerung ermöglicht schnelle und präzise Manöver unter Berücksichtigung des dynamischen Schwappverhaltens, sodass dieses dabei völlig unterdrückt oder letztlich abgestoppt wird. Dies gelingt durch mathematische Modellierung der Dynamik und Einhaltung spezifischer geometrischer Beziehungen im Manöver, sowie durch Ausnützung der Systemeigenschaft der differenziellen Flachheit, was sowohl in einfachen als auch beliebig komplexen Behälterformen anwendbar ist. Die entwickelte Vorsteuerung ist effizient umsetzbar, wurde in Simulationen und in Versuchsreihen eingehend getestet und zeigt ausgezeichnete Präzision und Robustheit. Die bereits in industriellen Lösungen eingesetzten Algorithmen erlauben somit signifikant verbesserte Handhabung und Manipulation von Flüssigkeiten in vielen Anwendungsgebieten.

Mehrfachaufnahme eines Glas, das beim Schwenken seine Flüssigkeit nicht verliert

Abbildung: Mehrfachaufnahme eines Trinkglases während einer Bewegung ohne die Flüssigkeit auszuschütten

Forschungsziele

  • Entwicklung einer robusten Vorsteuerung um das Schwappen von Flüssigkeiten in der zeitkritischen industriellen Handhabung zu unterdrücken.
  • Modellierung und Validierung des Regelungssystems für verschiedene Behälterformen und Füllstände sowohl in Simulation als auch in Versuchsreihen.
  • Verbesserte Trajektorienplanung, um dominante Schwappmoden im schnellen Behältertransport zu eliminieren.
  • Erstellung robuster Lösungen in Echtzeitanwendungen, anpassbar auf unterschiedliche Behälter und Füllstände.

Video

Ein Überblick über die Methodik und praktische Anwendbarkeit wird im folgenden Video gegeben:

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Sloshing Control

Veröffentlichungen

Toth, Florian, Andreas Scharner, Alexander Schirrer, Christoph Hametner, and Stefan Jakubek. "Rapid sloshing-free transport of liquids in arbitrarily shaped containers., öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster" Acta Mechanica (2024): 1-20.

Rothenbuchner, Lukas, Christoph Neudorfer, Markus Fallmann, Florian Toth, Alexander Schirrer, Christoph Hametner, and Stefan Jakubek. "Efficient feedforward sloshing suppression strategy for liquid transport., öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster" Journal of Sound and Vibration (2024): 118542.

Kooperationspartner

Kontakt

Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Stefan Jakubek

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