Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Häufigkeitsbasierte Effizienzbewertung parallel betriebener Antriebssysteme mobiler

Arbeitsmaschinen

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer Methodik zur Bewertung des energetischen Verhaltens von Maschinen mit parallelbetriebenen Verbrauchern auf Basis von messtechnisch erfassten Betriebspunkthäufigkeiten. Dies ist vor allem für die Weiterentwicklung der Antriebssysteme mobiler Arbeitsmaschinen wie Bagger, Radlader, Traktoren und Erntemaschinen interessant, da diese aufgrund ihres vielfältigen Einsatzspektrums einer breiten Streuung der Betriebsbedingungen unterliegen. Die heute bei KMU zur Anwendung kommenden Auslegungs-/Berechnungsmethoden berücksichtigen diesen Umstand nur unzureichend, da nur wenige ausgewählte Betriebspunkte eingehen. Das Vorhaben greift dieses Defizit auf. Durch Überlagerung messtechnisch erfasster Betriebspunkthäufigkeiten der Einzelverbraucher des Antriebssystems wird eine Analyse der Wechselwirkungen über das gesamte Einsatzspektrum ermöglicht. Mit Hilfe zu entwickelnder Berechnungsmodelle der Antriebsstrangsubsysteme kann auf dieser Basis die Effizienz verschiedener Lösungen bewertet und verglichen werden. Zur messtechnischen Erfassung des Betriebsspektrums der Maschinen sowie der Aufbereitung der umfangreichen Daten werden Algorithmen entwickelt, die auf den betrachteten Geräten zum Einsatz kommen. Basis dafür bilden bestehende Ansätze aus der Betriebsfestigkeits- und Lastkollektivermittlung. Somit ist gewährleistet, dass das breite Einsatzspektrum der Maschinen mit vertretbarem messtechnischem Aufwand erfasst werden kann. Im Ergebnis des Vorhabens stehen den kleinen und mittelständischen Anwendern erprobte Algorithmen zur automatisierten Erfassung des Betriebsspektrums mobiler Arbeitsmaschinen sowie in Funktionsbibliotheken implementierte Methoden zur einsatzspezifischen Analyse und Bewertung des energetischen Verhaltens ihrer Antriebssysteme zur Verfügung. Dies leistet einen unmittelbaren Beitrag zur zielgerichteten Weiterentwicklung der Maschinen und zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit deutscher KMU.

Ergebniszusammenfassung:

AP2: Darstellungsformen und Pre-Processing für multivariate Daten;

Anwendung: schnelle, einfache Nutzungsanalyse für das Engineering

AP3: Methodenvergleich für die statische "Rückwärtssimulation"; Die "serielle Iteration" kristallisiert sich als anwendungsfreundlichste Variante heraus;

Anwendung: Nutzung Rückwärtsmodell "serielle Iteration" für ein LUDV-System zur energieoptimalen Auslegung Antriebssystem

AP4: Validierung der in AP3 entwickelten Methode an Messdaten eines Mobilbaggers; Bestätigung über die Nutzbarkeit des Modells; Genauigkeiten im Bereich <10%; Rechenzeit 3 min für 36000 unterschiedliche Betriebspunkte

AP5: Es sind alle Funktionalitäten in einem selbst geschriebenen und dokumentierten Matlab® Skript realisiert. Das Effizienzmodell ist objektorientiert aufgebaut und kann flexibel angepasst und erweitert werden. Grafische Oberflächen helfen bei der Anwendung. Im Nachgang des Projektes wird ein Workshop mit den Teilnehmern des projektbegleitenden Ausschusses durchgeführt. Ein Termin war im April 2020 angedacht und wurde nun auf Oktober 2020 aufgrund der Corona-Beschränkungen verschoben.

AP6: Aufbau von Wissen über notwendige Maßnahmen zur Erkennung unbekannter Muster aus den minimal verfügbaren Sensorinformationen auf mobilen Arbeitsmaschinen;

Anwendung: Handlungsempfehlungen zur Installation von Sensorik und notwendigem Pre-Processing

AP7+8+9: Einführung eines neuartigen Pre-Processing "Quadrantenmethode" und "Stapelspeicher"; Implementierung in Matlab und Validierung anhand vorhandener Messdaten

Anwendung: Übernahme der Algorithmen zur Implementierung einer onlinefähigen Mustererkennung