Nichtlineare Regelung pneumatischer Antriebe

Die Pneumatik genießt einen hohen Stellenwert in der Automatisierungstechnik. Hier machen häufig die Anforderungen der Aufgabenstellung und die prinzipbedingten Vorteile die Pneumatik zum Antriebskonzept der Wahl. Generell steht sie dabei im Wettbewerb mit der Elektromechanik, die meist zur Anwendung kommt, wenn klassische pneumatische Lösungen versagen. Während die Pneumatik mit hoher Dynamik bei gutem Leistungsgewicht und geringen Investitionskosten punktet, ist die Elektromechanik hinsichtlich der stationären Genauigkeit, der Laststeifigkeit sowie der Regelbarkeit deutlich überlegen. Aus diesem Grund kommt die Pneumatik fast ausschließlich bei Bewegungen zwischen zwei festen Anschlägen bzw. den Antriebsendlagen zum Einsatz, während Aufgaben mit höheren Anforderungen der Elektromechanik vorbehalten bleiben. Diese Arbeitsteilung hat durchaus ihre Berechtigung, schließlich sollte stets die Technik genutzt werden, die den Anforderungen der Aufgabenstellung am besten gerecht wird. Dass diese maxime beherzigt wird, zeigt sich insbesondere auch daran, dass die meisten Anbieter pneumatischer Komponenten und Systeme, elektromechanische Antriebe in ihr Angebotsspektrum aufgenommen haben. Allerdings scheint die etablierte Grenze zwischen den beiden Antriebsprinzipien stark zugunsten der Elektromechanik verschoben. Denn die Pneumatik eignet sich für mehr als reine Endlagerfahrten, auch mit pneumatischen Systemen lassen sich anspruchsvolle Positionier- und Bewegungsaufgaben realisieren. Davor steht jedoch das grundsätzliche Problem, dass ein pneumatisches System aufgrund hoher Reibkräfte, geringer Steifigkeit und Dämpfung sowie ausgeprägter inhärenter Nichtlinearitäten deutlich schwieriger zu regeln ist als ein elektromechanisches. Dass diese Hürde nicht unüberwindbar ist und auch pneumatische Systeme sowohl mit Stetig- als auch mit Schaltventilen hohen Ansprüchen genügen können, soll im Rahmen dieser Arbeit dargestellt werden.