DE19842729C1

DE19842729C1 - Lagerung für ein schwingendes Bauteil

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Publication number: DE19842729C1
Application number: DE19842729A
Authority: DE
Inventors: Georg Feurer
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1998-09-18
Filing date: 1998-09-18
Publication date: 2000-02-17
Anticipated expiration: 2018-09-19
Also published as: GB2341657A; FR2784153A1; GB9921603D0; JP3297024B2; JP2000097280A; FR2784153B1; GB2341657B; US6172471B1

Abstract

Lagerung für ein schwingendes Bauteil (1), mit einem auf einem Träger (24) abgestützten Auflager (23) für das schwingende Bauteil (1) und mit einem mit dem Träger (24) zusammenwirkenden Tilger (25), welcher eine durch einen Tilgerantrieb (45) relativ zu dem Träger (24) bewegbare Trägheitsmasse (42) aufweist, wobei der Tilgerantrieb (45) mit einer Ansteuerung versehen ist, die mindestens einen ersten Signalgeber (2) des schwingenden Bauteils (1) mit einem nachgeschalteten Signalgenerator (3) umfaßt, der zwei harmonische, in Bezug aufeinander phasenverschobene erste Signale (3.1.1, 3.1.2) einer miteinander und mit Schwingungen des Maschinenteils (1) übereinstimmenden Frequenz sowie eines zweiten Signals (3.2) erzeugt, das diese Frequenz in charakterisierender Weise wiedergibt, wobei dieses zweite Signal (3.2) Kennliniengliedern (4, 6, 8, 10) zugeführt wird, deren Ausgangssignale mit den ersten Signalen (3.1.1, 3.1.2) des Signalgenerators (3) multipliziert und die so erhaltenen dritten Signale (3.3.1, 3.3.2, 3.3.3, 3.3.4) paarweise addiert werden, wobei die so erhaltenen Signale jeweils mit einem von einem zweiten Signalgeber (16) erzeugten vierten Signal (3.4), welches die Relativbewegung des Trägers (24) in charakteristischer Weise wiedergibt, multipliziert werden, wobei die beiden so gehaltenen fünften Signale (3.5.1, 3.5.2) jeweils einem Übertragungsglied (17, 18) zugeführt werden, wobei die so erhaltenen sechsten Signale (3.6.1, 3.6.2) jeweils mit den ersten Signalen ...

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Lagerung für ein schwingendes Bauteil, mit einem auf einem Träger abgestützten Auflager für das schwingende Bauteil und mit einem mit dem Träger zusammenwirkenden Tilger, welcher eine durch einen Tilgerantrieb relativ zu dem Träger bewegbare Trägheitsmasse aufweist, wo bei der Tilgerantrieb mit einer Ansteuerung versehen ist, die mindestens ei nen ersten Signalgeber des schwingenden Bauteils mit einem nachgeschal teten Signalgenerator umfaßt, der zwei harmonische, in bezug aufeinander phasenverschobene erste Signale einer miteinander und mit Schwingungen des Maschinenteils übereinstimmenden Frequenz sowie ein zweites Signal erzeugt, das diese Frequenz in charakterisierender Weise wiedergibt, wobei dieses zweite Signal Kennliniengliedern, zugeführt wird, deren Ausgangs signale mit den ersten Signalen des Signalgenerators multipliziert und die so erhaltenen dritten Signale paarweise addiert werden, wobei die so erhalte nen Signale jeweils mit einem von einem zweiten Signalgeber erzeugten vierten Signal, welches die Relativbewegungen des Trägers in charakteristi scher Weise wiedergibt, multipliziert werden, wobei die beiden so erhaltenen fünften Signale jeweils einem Übertragungsglied zugeführt werden, wobei die so erhaltenen sechsten Signale jeweils mit den ersten Signalen des Signal generators multipliziert werden, und daß die so erhaltenen siebten Signale zu einem achten Signal addiert werden, das zur Betätigung des Tilgerantriebes verwendet wird.

Stand der Technik

Eine solche Lagerung für ein schwingendes Bauteil ist aus der DE 43 40 034 C1 bekannt.

Durch den der Lagerung zugeordneten aktiven Tilger ist es möglich, auftre tende Schwingungen über einen weiten Frequenzbereich zu kompensieren. Dies kann beispielsweise für die Schwingungsisolation eines Kraftfahrzeug motors gegenüber einer Fahrzeugkarosserie verwendet werden.

Nachteil der aus der DE 43 40 034 C1 bekannten Lagerung ist jedoch, daß die Eigenfrequenz des Tilgers kleiner oder gleich der kleinsten Frequenz der zu kompensierenden Schwingung sein muß. Darüberhinaus wird mit der be kannten Lagerung dann keine optimale Schwingungskompensation erzielt, wenn sich die Frequenz der zu kompensierenden Schwingung schnell än dert.

Aus Heiland, Peter: Aktive Schwingungsisolierung. In: Konstruktion 46 (1994), Seiten 353 bis 358 ist eine Frequenzgangkompensation in Zusam menhang mit aktiven Isolierelementen bekannt. Dabei muß die maximale Regelfrequenz immer größer sein als die Eigenfrequenz des passiven Mas se-Feder-Systems. Somit handelt es sich um ein überkritisches System, das außerhalb des Resonanzbereichs des Masse-Feder-Systems betrieben wird. Nachteil dieses bekannten aktiven Isolierelements ist daher, daß sein Be triebsbereich begrenzt ist und daß eine hohe Energiezufuhr für die Erzeu gung der Tilgerleistung benötigt wird.

Aus der DE 38 43 676 A1 ist ein Schwingungstilger mit einer Tilgermasse bekannt, die über mehrere Lageranordnungen mit einer Fahrzeugkarosserie verbunden ist, wobei die Lageranordnung jeweils aus einer Tilgerfeder und einem Tilgerdämpfer bestehen. Der Schwingungstilger kann in einen Regel kreis eingebaut werden und automatisch entsprechend den Änderungen der Torsionseigenfrequenz des Fahrzeuges verstellt werden. Hierzu ist ein Stellglied vorgesehen, das aus einem Stellmotor und einem von dem Stell motor angetriebenen Spindelantrieb, der die Lager in der Zusatzmasse bei einer Drehbewegung der Spindel verändert, besteht. Dabei ist eine quasi stationäre Nachführung der Eigenfrequenz des Schwingungstilgers vorgese hen. Nachteil der aus der DE 38 43 676 bekannten Lagerung ist, daß keine optimale Schwingungskompensation erzielt werden kann, insbesondere dann, wenn sich die Frequenz der zu kompensierenden Schwingung schnell ändert.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagerung mit einem erweiter ten Betriebsbereich anzugeben, welche eine verbesserte Schwingungskom pensation, insbesondere bei sich schnell ändernden Frequenzen der zu kom pensierenden Schwingungen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einer Lagerung der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei eine Frequenzgangkompensation vorgesehen ist, die die insbe sondere durch Frequenzänderung der zu kompensierenden Schwingung be dingten, auftretenden Amplituden- und/oder Phasenänderungen der durch die Trägheitsmasse in den Träger eingeleiteten Kraft ganz oder teilweise kompensiert.

Durch diese Ausgestaltung wird eine sehr gute Kompensation von Störungen auch dann erzielt, wenn schnelle Änderungen der Frequenzen der zu kom pensierenden Schwingungen vorliegen. Zum Beispiel kann bei Verbren nungskraftmaschinen bei schnellen Drehzahländerungen innerhalb von Drehzahlbereichen, innerhalb derer sehr große Gradienten der Stellübertra gungsfunktion in Betrag und Phase auftreten, eine sehr gute Kompensation der Störung erzielt werden. Weiterhin ist es möglich, den Betriebsbereich des aktiven Schwingungstilgers zu erweitern, weil nunmehr dessen gesamter Frequenzbereich, also auch der Resonanzbereich des Tilgers genutzt wer den kann. Gegenüber bekannten Systemen führt dies zu einer deutlichen Reduktion der Leistungsaufnahme, da der aktive Schwingungstilger im Be reich der Resonanzfrequenz sehr effektiv arbeitet. Zusätzlich wird eine gute Kompensation von Schwingungen bei Maschinenteilen mit ausgeprägten Resonanzen erreicht.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Übertragungsglieder als PI-Regler ausgebildete Regler aufweisen. PI- Regler sind Regler, welche neben einem Proportionalteil einen Integralteil aufweisen.

Die Frequenzgangkompensation kann dadurch besonders vorteilhaft erfol gen, daß die Übertragungsglieder eine Frequenzgangkompensationsschal tung aufweisen.

Eine besonders effektive Frequenzgangkompensation wird dann erreicht, wenn das zweite Signal für die Frequenzgangkompensation ausgewertet wird.

In Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß das zweite Signal einem Verzögerungsglied zugeführt wird, welches ein neuntes Signal erzeugt, und daß das zweite Signal und das neunte Signal jeweils Kennliniengliedern zugeführt werden, welche zehnte und elfte Signale er zeugen, und daß die zehnten und elften Signale den Übertragungsgliedern zugeführt werden.

Eine weitere Verbesserung der Ansteuerung ergibt sich dadurch, daß die zehnten und elften Signale das Momentanverhalten der Übertragungsglieder beeinflussen.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß das Verzögerungsglied eine Verzö gerungszeitspanne von 0,1 msec bis 1 sec aufweist.

Indem das Verzögerungsglied durch ein Schieberegister einer digitalen Da tenverarbeitungsanlage realisiert ist, kann die Ansteuerung der erfindungs gemäßen Lagerung besonders einfach realisiert werden.

Vorteilhafterweise ist es weiterhin vorgesehen, daß das achte Signal durch einen Leistungsverstärker verstärkt wird.

Weiterhin ist gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin dung vorgesehen, daß der Tilgerantrieb aus einer Spule besteht, die auf die als Magnet ausgebildete Trägheitsmasse wirkt.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen weiter verdeutlicht. Es zeigen:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Lagerung mit der Ansteuerung,

Fig. 2 den aktiven Schwingungstilger im Schnitt.

Ausführung der Erfindung

Fig. 1 zeigt schematisch ein schwingendes Bauteil 1, das über ein Auflager 23 auf einem an den Lagerstellen 31, 32 gelagerten Träger 24 abgestützt ist. Zur Verminderung von auftretenden Schwingungen ist an dem Träger 24 ein aktiver Tilger 25 vorgesehen.

Das schwingende Bauteil 1 kann beispielsweise ein Motor, ein Getriebe, ein Klimakompressor, eine Lichtmaschine oder auch Baugruppen wie die Räder eines Fahrzeugs sein. Die erfindungsgemäße Lagerung kann somit in Ver bindung mit den verschiedensten schwingenden Bauteilen 1 erfolgen. Bevor zugt handelt es sich jedoch bei dem schwingenden Bauteil 1 um eine Ver brennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.

Das Auflager 23, auf dem das schwingende Bauteil 1 abgestützt ist, kann als ein einfaches Gummilager oder aber als ein Gummilager mit hydraulischer Dämpfung ausgebildet sein.

Der Aufbau des aktiven Schwingungstilgers 25 ist in Fig. 2 näher beschrie ben. Er weist eine Tragplatte 36 auf, an der über Federelemente 38 eine Trägheitsmasse 42 in Form eines Topfmagneten beweglich angeordnet ist. Der Topfmagnet umfaßt einen Magneten 44 und ein Magnetgehäuse 43. Durch eine Veränderung der Masse des Topfmagneten 42 und/oder der Fe derrate des Federelements 38 kann die Eigenfrequenz des Schwingungstil gers 25 auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. Als Tilgerantrieb 42-45 ist eine Tauchspule 45 vorgesehen, die fest mit der Tragplatte 36 verbunden ist. Die Tauchspule 45 weist einen nicht dargestellten Anschluß auf, über den sie mit einem Antriebssignal beaufschlagbar ist.

Zur Erzeugung des Antriebssignals ist die in Fig. 1 dargestellte Ansteuerung vorgesehen. Sie umfaßt zunächst einen Signalgeber 2, der ein periodisches Zeigsignal, dessen Periodendauer in einem festen Verhältnis zur Perioden dauer der zu isolierenden Schwingung des Bauteils steht, liefert.

Hierzu kann ein Sensor verwendet werden, der eine konstante Anzahl von Impulsen pro Umdrehung eines rotierenden Bauteiles abgibt, zum Beispiel ein sogenannter OT-Sensor. Dieser Sensor signalisiert, wann sich ein bestimmter Kolben einer Hubkolbenmaschine im oberen Totpunkt befindet. Man erhält also genau einen Impuls pro Kurbelwellenumdrehung. Dabei steht die Frequenz einer zu tilgenden harmonischen Unwuchtschwingung in einem konstanten Verhältnis zur Drehzahl der Hubkolbenmaschine.

Das durch den Signalgeber 2 erzeugte Zeitsignal wird an den Signalgenerator 3 weitergeleitet, der daraus zwei erste Signale 3.1.1. und 3.1.2. generiert, die harmonische Schwingungen unterschiedlicher Phasenlage sind. Dabei kann die Phasendifferenz zwischen diesen beiden harmonischen Schwingungen auch frequenzabhängig gesteuert sein. Die Frequenz dieser ersten Signale 3.1.1. und 3.1.2. ist identisch mit der Frequenz der zu isolierenden Schwingung des Bauteils 1.

Die ersten Signale 3.1.1. und 3.1.2. des Signalgenerators 3 lassen sich durch die Gleichungen

u₁(t) = sin(wt)

u₂(t) = sin(wt + phi(w))

darstellen. Dabei ist w die Kreisfrequenz der zu isolierenden Schwingung.

Folgende Spezialfälle sind denkbar:

phi(w) = konst = 90°

damit gilt:

u₁(t) = sin(wt)

u₂(t) = sin(wt + 90°) = cos(wt)

oder

u₁(t) = sin(wt)

u₂(t) = sin(wt - wT) = sin(w(t - T)) = u₁(t - T)

wobei der frequenzabhängige Phasenwinkel mit

phi(w) = -w . T

gebildet wird und wobei T eine geeignete Totzeit ist.

Man erhält u₂, indem man u₁ um T zeitlich verzögert. Stellt T ein ganzzahliges Vielfaches des Abtastzeitintervalles dar, so läßt sich die zeitliche Verschiebung von u₁ sehr einfach unter Verwendung eines Schieberegisters realisieren.

Der Signalgenerator 3 generiert darüberhinaus ein zweites Signal 3.2., das die Frequenz der Unwucht des unwuchterregten Aggregates bzw. Bauteils 1 cha rakterisiert. Ein solches Signal kann beispielsweise direkt proportional zur Frequenz oder Periodendauer der entsprechenden Schwingung sein.

Die zugehörigen Bestandteile eines solchen Signalgenerators können

- PLL-Schaltungen
- Trackingfilter
- digitale Oszillatoren

sein.

Das Ausgangssignal u₁(t) (erstes Signal 3.1.1.) des Signalgenerators 3 wird mit dem Ausgangssignal r₁(t) (sechstes Signal 3.6.1.) des Übertragungsgliedes 17 unter Verwendung eines Multiplizierers 19 multipliziert; das Ausgangssignal u₂(t) (erstes Signal 3.1.2.) des Signalgenerators 3 wird mit dem Ausgangssignal r₂(t) (sechstes Signal 3.6.2.) des Übertragungsgliedes 18 unter Verwendung des Multiplizierers 20 multipliziert. Man erhält so die Signale 3.7.1 und 3.7.2.

v₁(t) = r₁(t) . u₁(t) = r₁(t) . sin(wt),

v₂(t) = r₂(t) . u₂(t) = r₂(t) . sin(wt + phi(w)),

d. h. man führt eine lineare Amplitudenmodulation durch, wobei w die Kreisfre quenz der Unwuchterregung bzw. die Frequenz der Schwingungen des Ma schinenteils 24 darstellt.

Die Signale v₁ (siebtes Signal 3.7.1) und v₂ (siebtes Signal 3.7.2) werden unter Benutzung eines Addierers 21 summiert und dem Leistungsverstärker 22 zuge führt. Dieser steuert den Tilgerantrieb an und verursacht damit eine Bewegung des Maschinenteils 24. Diese vom Schwingungstilger 25 verursachte Bewe gung wird der beispielsweise von der Unwucht des schwingenden Bauteils 1 verursachten Bewegung überlagert. Die Gesamtbewegung des Trägers 24 wird vom Signalgeber 16 erfaßt.

Im folgenden wird angenommen, daß Leistungsverstärker 22, Schwingungstil ger 25, Maschinenteil 24 und der Signalgeber 2 lineares Verhalten aufweisen. Nachfolgend werden diese miteinander verbundenen Glieder als Teilsystem bezeichnet.

Für das lineare Teilsystem gilt im eingeschwungenen Zustand, daß das har monische Eingangssignal des Leistungsverstärkers 22

x(t) = r₁(t)sin(wt) + r₂(t)sin(wt + phi(w))

am Ausgang des Sensors 16 das harmonische Ausgangssignal

g(t) = r₁(t)abs(G(jw))sin(wt + arg(G(jw)) + r₂(t)abs(G(jw))sin(wt + phi(w) + arg(g(jw)))

jedoch mit veränderter Amplitude und Phase erzeugt. Dabei ist G(jw) die Stel lübertragungsfunktion zwischen Verstärkereingang (22) und Sensorausgang (16) und r₁(t) und r₂(t) geeignet festzulegende Amplituden.

Weiterhin gilt, daß eine harmonische Bewegung des Bauteils 1 am Signalgeber 16 das harmonische Signal

z(t) = Z(t)sin(wt + gamma(w))

erzeugt.

Die Amplitude Z(t) und die Phasenlage gamma(w) dieses Signals werden durch die Unwuchtkräfte des schwingenden Bauteils 1 sowie vom dynamischen Ver halten beeinflußt.

Vereinfachend wird im folgenden angenommen, daß nur periodische Signale auftreten. Damit läßt sich die durch das Sensorsignal s(t) (viertes Signal 3.4) charakterisierte Bewegung des Maschinenteils 24 zusammen mit der Auswir kung auf das Signal am Leistungsverstärkereingang x(t) gemäß

s(t) = r₁(t)abs(G(jw))sin(wt + arg(G(jw))) + r₂(t)abs(G(jw))sin(wt + phi(w) + arg(G(jw))) + Z(t)sin(wt + gamma(w))

angeben.

Die Anpassung der Amplituden r₁(t) und r₂(t) soll nun so erfolgen, daß die Be wegung des Maschinenteils 24, gekennzeichnet durch das Sensorsignal s(t) in kurzer Zeit minimiert wird. Damit dies gelingt, ist es bei dem hier vorgestellten Verfahren notwendig, die Stellübertragungsfunktion des Teilsystems in einem Vorversuch zu ermitteln.

Die gemessene Übertragungsfunktion Gm(jw) zwischen Leistungsverstärker eingang 22 und Sensor 16 werden hinsichtlich Betrag abs(Gm(jw)) und Phase arg(Gm(jw)) aufgeteilt und bilden somit die Kennlinien

Der Wertebereich von w wird durch den Frequenzbereich der zu isolierenden Schwingung des schwingenden Bauteils 1 festgelegt.

Den Kennliniengliedern 4, 6, 8 und 10 wird das die Frequenz der Aggregat schwingungen charakterisierende Signal des Signalgenerators 3 zugeführt. Die Ausgangssignale der Kennlinienglieder 4, 6, 8 und 10 werden mit a(w), b(w), c(w) und d(w) bezeichnet.

Dem Multiplikationsglied 5 wird das Signal u₁(t) und a(w) zugeführt. Das Mul tiplikationsglied 7 bildet das Produkt von u₂(t) und b(w). Die beiden so erhalte nen Produkte (dritte Signale 3.3.1 und 3.3.2) werden unter Verwendung des Summierers 12 addiert.

Das so erhaltene Signal t₁(t) läßt sich durch

beschreiben.

Entsprechend wird das Signal t₂(t) unter Verwendung der Kennlinienglieder 8 und 10, der Multiplikatoren 9 und 11 sowie des Summierers 13 generiert.

Das Signal t₁(t) wird nun mit dem Ausgangssignal s(t) (viertes Signal 3.4) des Signalgebers 16 unter Verwendung eines Multiplizierers 14 multipliziert. Ein weiterer Multiplizierer 15 bildet das Produkt von t₂(t) und dem Ausgangssignal s(t) des Signalgebers 16.

Unter Beachtung von

sin(x) . sin(y) = 0.5(cos(x - y) - cos(x + y)

G(jw) = Gm(jw)

erhält man so:

Ebenso gilt

Das Signal s(t) . t₁(t) (3.5.1) wird dem Übertragungsglied 17, das Signal s(t) . t₂(t) (3.5.2) dem Übertragungsglied 18 zugeführt.

Innerhalb dieser Übertragungsglieder 17, 18 wird die Amplitude r₁(t) bzw. r₂(t) berechnet. Wichtig ist, daß nur geringe Signalanteile mit der Frequenz 2w in den Ausgangssignalen (3.6.1, 3.6.2) der Übertragungsglieder enthalten sind. Dazu können in einem ersten Schritt diese Signalanteile mittels Tiefpaßfilter stark abgeschwächt werden. Nach einer solchen Tiefpaßfilterung können dann auf die so erhaltenen Signale bekannte Regelalgorithmen angewendet werden. Ebenso ist es möglich, zuerst einen solchen Regelalgorithmus auf t₁ und t₂ anzuwenden und anschließend eine Tiefpaßfilterung durchzuführen oder einen Regelalgorithmus anzuwenden, der selbst das gewünschte Tiefpaßverhalten aufweist. Die letztgenannte Bedingung kann u. U. von einem Regler, der nur einen Integralanteil aufweist, erfüllt werden.

In der weiteren Funktionsbeschreibung wird davon ausgegangen, daß zu nächst eine Tiefpaßfilterung durchgeführt und anschließend ein geeigneter Regelalgorithmus angewendet wird.

Die Eckfrequenz des Tiefpaßfilters wird so festgelegt, daß die harmonischen Signale mit der Frequenz von 2w stark abgeschwächt werden und somit in der weiteren Betrachtung vernachlässigt werden können, wobei die Eckfrequenz jedoch nicht zu niedrig festgelegt werden sollte, um eine gute Dynamik des Gesamtsystems zu erhalten.

r₁(t), r₂(t), Z(t) werden durch die Tiefpaßfilterung kaum beeinflußt, da sie relativ langsame Signale darstellen. Der Einfluß der Tiefpaßfilterung wird durch ge kennzeichnet.

Nach Durchführung der Tiefpaßfilterung der Signale s(t) t₁(t) s(t) t₂(t) liegen die Signale

vor.

Diese Gleichungen zeigen, daß die Reglereingangssignale e₁(t), e₂(t) jeweils von r₁' und r₂' abhängt. Man hat es somit mit gekoppelten Regelkreisen zu tun. Die Kopplung entfällt, wenn gilt: phi(w) = konst = 90°.

Diese Koppelung ist am stärksten ausgeprägt, wenn cos(phi(w)) große Werte annimmt, d. h. wenn phi(w) klein ist (bzw. in der Nähe von ganzzahligen Vielfa chen von 180° liegt). Nähere Untersuchungen haben gezeigt, daß durch die Kopplungsterme die Dynamik des Gesamtsystems beeinflußt wird, die Funktion jedoch gewährleistet ist.

Die Herleitung der obigen Gleichungen wurde unter den Voraussetzungen gemacht, daß der gemessene Frequenzgang G_m(jw) und der tatsächlich gege bene Frequenzgang G(jw) in guter Näherung übereinstimmen. Diese Voraus setzung läßt sich durch entsprechende Messungen erreichen. Zusätzlich wurde angenommen, daß Einschwingvorgänge vernachlässigt werden können. Diese Voraussetzung wird in vielen Fällen dadurch erfüllt, daß die auftretenden Größen sich kontinuierlich verändern, d. h. daß sprungartige Änderungen in der Praxis nicht auftreten.

Eine nähere Betrachtung der obenstehenden Gleichungen zeigt, daß e₁ bei konstanter Frequenz direkt proportional zu r₁ bzw. r₂ ist. Die Beziehung zwi schen e₁ und r₁ bzw. r₂ wird nur durch den Winkel phi(w) beeinflußt. Eine Ab hängigkeit vom Frequenzgang G(jw) tritt in diesem Zusammenhang nicht auf. Entsprechendes gilt für die Beziehung zwischen e₂ und r₁ bzw. r₂.

Die Dynamik des Gesamtsystems wird im wesentlichen bestimmt durch die Tiefpaßfilterung, den Regelalgorithmus, sowie der Phasendifferenz phi(w). Der Einfluß des Frequenzganges G(jw) auf die Dynamik des Gesamtsystems ist vernachlässigbar.

Der Zusammenhang zwischen den Signalen e₁ und e₂ und den Reglerausgän gen r₁ und r₂ wird durch den Regelalgorithmus festgelegt. Im praktischen Ver such haben sich PI-Regler gemäß

bewährt. Dabei ist
k_p der Verstärkungsfaktor und
T₁ die Integrationszeitkonstante des Reglers.

Das dynamische Verhalten des Schwingungstilgers 25, des Leistungsverstär kers 22, des Signalgebers 2 und des Maschinenteils 24 kann von Umge bungseinflüssen beeinflußt werden. Eine Berücksichtigung derartiger Einflüsse ist möglich, indem die Kennlinien zu Kennfeldern erweitert werden, wobei die das dynamische Verhalten beeinflussenden Größen, zusätzliche Eingangsgrö ßen der Kennfeldsteuerung darstellen. Diese zusätzlichen Eingangsgrößen werden unter Verwendung von Sensoren ermittelt und die so erhaltenen, zu sätzlichen Eingangssignale den Kennfeldern zugeführt. Insbesondere an dem Maschinenteil 24 können derartige Signale erfaßt und damit die Auswirkungen auf das dynamische Verhaften dieser Bauelemente berücksichtigt werden. Das Übertragungsglied kann oberhalb einer willkürlich festzulegenden Eckfrequenz ein Tiefpaßverhalten aufweisen, wobei diese Eckfrequenz der Frequenz der zu unterdrückenden Schwingung des Bauteils 1 kontinuierlich nachgeführt wird.

Hierdurch ergibt sich eine weitere Verbesserung des dynamischen Verhaltens des Gesamtsystems.

Weiterhin ist eine Frequenzgangkompensation vorgesehen, die auftretende Amplituden- und/oder Phasenänderungen der in den Träger eingeleiteten Kraft ganz oder teilweise kompensiert.

Bei einer Änderung der Frequenz der zu kompensierenden Schwingung von w₂ auf w₁ verändert die Frequenzgangkompensation die Regelsignale r₁ und r₂ so, daß Amplitude und Phase der vom Schwingungstilger 25 in den Träger 24 eingeleitete Kraft durch die Frequenzänderung bezüglich Amplitude und Phase nicht beeinflußt werden. Die Frequenz der eingeleiteten Kraftschwin gung wird entsprechend der Änderung der Frequenz der zu kompensieren den Schwingung variiert.

Um eine optimale Frequenzgangkompensation zu ermöglichen, wir das durch den Signalgenerator 3 erzeugte zweite Signal (3.2) einem Verzögerungsglied 26 zugeführt, welches ein neuntes Signal erzeugt. Das zweite Signal wird Kennliniengliedern 29, 30 und das neunte Signal wird Kennliniengliedern 27, 28 zugeführt, welche zehnte Signale (3.10.1 und 3.10.2) und elfte Signale (3.11.1 und 3.11.2) erzeugen. Das Verzögerungsglied 26 kann bei Verwen dung eines Digitalrechners durch ein Schiebregister realisiert werden. Die Zeitspanne T₀ hängt von der Erfassung der Frequenz der Schwingung des Bauteils 1 ab. Durch die zehnten (3.10.1, 3.10.2) und elften Signale (3.11.1, 3.11.2) wird das Momentanverhalten der Übergangsglieder (17, 18) beein flußt.

Durch die Kennlinienglieder 27 bis 30 werden die frequenzabhängigen Ter me g₀, g₁, h₀ und h₁ der zugehörigen Stellübertragungsfunktion Gm(jw) reali siert, welche bei den Frequenzen w₀ und w₁ durch die komplexen Funktio nen:

Gm(jw₀) = g₀ + j . h₀

Gm(jw₁) = g₁ + j . h₁
darstellbar sind. Hierbei stellt wo die aktuelle Frequenz, w₁ die um T₀ zurück liegende Frequenz dar.

Durch die Frequenzgangkompensationsschaltung werden die Ausgangs signale (3.10.1, 3.10.2, 3.11.1 und 3.11.2) der Kennlinienglieder 27 bis 30 gemäß folgender Rechenvorschrift mit den Reglersignalen r₁ und r₂ ver knüpft:

Sowohl die Regelung durch den PI-Regler als auch die Frequenzgangkom pensation werden von den Übertragungsgliedern 17 und 18 durchgeführt. Dabei bilden ₁(k) das modifizierte Ausgangssignal (sechstes Signal 3.6.1) des Übertragungsglieds 17 und ₂(k) das modifizierte Ausgangssignal (sechstes Signal 3.6.2) des Übertragungsglieds 18.

Den Reglersignalen r₁ und r₂ werden die modifizierten Ausgangssignale zu geordnet:

r₁(k) = ₁(k)

r₂(k) = ₂(k)

Damit gewährleistet ist, daß die Wirkung der Frequenzgangkompensation erhalten bleibt.

Claims

1. Lagerung für ein schwingendes Bauteil (1), mit einem auf einem Träger (24) abgestützten Auflager (23) für das schwingende Bauteil (1) und mit einem mit dem Träger (24) zusammenwirkenden Tilger (25), welcher ei ne durch einen Tilgerantrieb (45) relativ zu dem Träger (24) bewegbare Trägheitsmasse (42) aufweist, wobei der Tilgerantrieb (45) mit einer Ansteuerung versehen ist, die mindestens einen ersten Signalgeber (2) des schwingenden Bauteils (1) mit einem nachgeschalteten Signalgene rator (3) umfaßt, der zwei harmonische, in bezug aufeinander phasen verschobene erste Signale (3.1.1, 3.1.2) einer miteinander und mit Schwingungen des Maschinenteils (1) übereinstimmenden Frequenz sowie ein zweites Signal (3.2) erzeugt, das diese Frequenz in charakte risierender Weise wiedergibt, wobei dieses zweite Signal (3.2) Kennlini engliedern (4, 6, 8, 10), zugeführt wird, deren Ausgangssignale mit den ersten Signalen (3.1.1, 3.1.2) des Signalgenerators (3) multipliziert und die so erhaltenen dritten Signale (3.3.1, 3.3.2, 3.3.3, 3.3.4) paarweise addiert werden, wobei die so erhaltenen Signale jeweils mit einem von einem zweiten Signalgeber (16) erzeugten vierten Signal (3.4), welches die Relativbewegungen des Trägers (24) in charakteristischer Weise wiedergibt, multipliziert werden, wobei die beiden so erhaltenen fünften Signale (3.5.1, 3.5.2) jeweils einem Übertragungsglied (17, 18) zuge führt werden, wobei die so erhaltenen sechsten Signale (3.6.1, 3.6.2) jeweils mit den ersten Signalen (3.1.1, 3.1.2) des Signalgenerators (3) multipliziert werden, und daß die so erhaltenen siebten Signale (3.7.1, 3.7.2) durch einen Addierer (21) zu einem achten Signal (3.8) addiert werden, das zur Betätigung des Tilgerantriebes (42-45) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Frequenzgangkompensation vor gesehen ist, daß die Frequenzgangkompensation insbesondere durch Frequenzänderung der zu kompensierenden Schwingung bedingten Amplituden- und/oder Phasenänderungen der durch den Schwin gungstilger (25) in den Träger (24) eingeleiteten Kraft ganz oder teilwei se kompensiert, daß für die Frequenzgangkompensation das zweite Signal (3.2) ausgewertet wird, daß das zweite Signal (3.2) einem Ver zögerungsglied (26) zugeführt wird, welches ein neuntes Signal (3.9) erzeugt, daß das zweite Signal (3.2) und das neunte Signal (3.9) jeweils Kennliniengliedern (27, 28, 29, 30) zugeführt werden, welche zehnte Signale (3.10) und elfte Signale (3.11) erzeugen, daß die zehnten und elften Signale (3.10, 3.11) den Übertragungsgliedern (17, 18) zugeführt werden, wobei die Gradienten der Stellübertragungsfunktion zwischen Ausgang des Addierers (21) und dem zweiten Signalgeber (16) in Be trag und Phase derart verarbeitet werden, daß der Betriebsbereich des Tilgers (25) dessen Resonanzbereich einschließt.

2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertra gungsglieder (17, 18) insbesondere als PI-Regler ausgebildete Regler aufweisen.

3. Lagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsglieder (17, 18) eine Frequenzgangkompensationsschal tung aufweisen.

4. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zehnten und elften Signale (3.10, 3.11) das Momentanverhalten der Übertragungsglieder (17, 18) beeinflussen.

5. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungsglied (26) eine Verzögerungszeitspanne von 0.1 ms bis 1 s aufweist.

6. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungsglied (26) durch einen Schieberegister einer digi talen Datenverarbeitungsanlage realisiert ist.

7. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das achte Signal (3.8) durch einen Leistungsverstärker (22) ver stärkt wird.

8. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Tilgerantrieb (42-45) des Tilgers (25) aus einer Tauchspule (45) besteht, die auf die als Magnet (44) ausgebildete Trägheitsmasse (42) wirkt.