Machine Learning für das Feintuning von Hydrauliksystemen

Ausgangslage

ATP widmet sich voll und ganz der Hydraulik. Wer dieses Gebiet kennt, weiss dass die Einrichtung für die Regelung solcher Systeme oft von Hand vorgenommen wird und eine grosse Erfahrung benötigt. Stichworte sind Totzeiten, Viskositäten, Drücke. Will man die höchste Stellgenauigkeit erreichen oder sogar noch mehrere Hydraulik-Komponenten präzis synchronisieren, wird das Tuning richtig kompliziert. Ein neuer Ansatz muss her.

Umsetzung

Das CSEM hat für ATP eine komplette Softwarelösung für das Autotuning und die Regelung der Hydrauliksysteme realisiert. Im Hintergrund wirken Algorithmen mit maschinellem Lernen. Diese berechnen für jeden Tuning-Schritt mit bayesscher Optimierung und Gauß Prozess neue Regelparameter auf Basis der aktuellen Regelfehler. Möglich werden so neue Positions- und Geschwindigkeitsregler-Architekturen. Auch die genaue Synchronisierung von Mehrachssystemen wird zuverlässig erreicht. Über die industrielle CSEM Softwarelösung VISARD stehen ATP umfangreiche und erweiterbare Konfigurationsmöglichkeiten offen. VISARD realisiert auch die Anbindung an die Regelung über ein Beckhoff-System.

Technisch ist eine automatische Adaption während des Betriebs bereits heute möglich, wird aber aufgrund von Regulatorien und Normen nur begrenzt eingesetzt. Ein Nachtuning ist jederzeit auf Knopfdruck möglich und wird auch von ATP genutzt.  

Nutzen

Hydrauliksysteme lassen sich rasch in Betrieb nehmen und entfalten so ihr volles Potential. Das nützt ATP und auch ihren Kunden:

Nutzen für ATP

• Effizientere Entwicklung neuer Hydrauliksysteme
• Initialtuning bis zu 100fach beschleunigt
• Offene Tuning-Software für ATP - keine «Blackbox»
• Nachrüstbar auf bestehenden Industrieanlagen

Nutzen für Kunden von ATP

• Neue Hydrauliklösungen mit höherer Komplexität
• Höhere Präzision der Systeme bis in Sub-mm Bereich
• Geringere Inbetriebnahme- oder Umrüstzeiten an der Anlage
• Stabilerer Betrieb bei sich ändernden äusseren Einflüssen

ErgänzendeInfos

Die Entwicklung ist nicht zu Ende. Für ATP ergeben sich neue interessante Optionen:

• Anwendung an andere SPS (z.B. Siemens), Datenaustausch mit OPC UA
• Verzicht auf teure Messsysteme sondern Regelung z.B. mit einfacher Inertialsensorik (IMU)
• Erweiterte Datenanalyse für Health Monitoring oder Predictive Maintenance

Das CSEM wird die Thematik weiterverfolgen:

• Erschliessung von Anwendungen in der industriellen Prozessoptimierung
• Entwicklung neuer Analyse- und Regelungsalgorithmen