In der Vergangenheit wurde die Auslegung von Maschinenstrukturen und Regelung getrennt durchgeführt. Bedingt durch die wesentlich höhere Dynamik der Antriebe kann diese Trennung nicht mehr aufrechterhalten werden, da beide Bereiche einer starken Kopplung unterliegen. Dadurch wird die gekoppelte Simulation von Strukturdynamik und Regelung zur notwendigen Voraussetzung für eine erfolgreiche Gesamtauslegung.

Für die Berechnung aktiv geregelter Strukturen bestehen folgende Möglichkeiten:

Lineare Regelelemente:

• PID-Regler,
• Kaskadenregler.

Diese Regelelemente verbinden einen dynamischen Schwingungszustand (abgegriffen am Sensor) über klassische lineare Regelparameter mit einer Antriebskraft.
Lineare Regelelemente werden wie andere Elemente auch behandelt, d.h. sie sind über ihre Topologie (Knoten und Koordinaten) und ihre Eigenschaften definiert. Natürlich können beliebig viele Regelelemente in einem Modell verwendet werden. Die Eingabe für diese Elemente wird auch von VisPER interaktiv graphisch unterstützt.

Lösungsverfahren:

Lineare Regelelemente können nur in dynamischen Analysen verwendet werden, wobei insbesondere folgende Verfahren in Betracht kommen:

• Direkte Antwortverfahren im Zeit- und Frequenzbereich.
• Modale Antwortverfahren im Zeit- und Frequenzbereich, wobei die modale Basis durch statische Verschiebungsformen erweitert wird, welche die regler-internen Zustandsvariablen abbilden.
• Komplexe Eigenwertanalyse zur Bewertung der Wirkung von Reglerelementen auf die Dynamik des Systems.

Zusätzliche statische Verschiebungsformen:

Neben der Einbeziehung von regler-internen Zuständen, können statische Verschiebungsformen auch dazu verwendet werden, die Genauigkeit der Ergebnisse einer modalen Antwortberechnung zu verbessern.

Nichtlineares Regelelement:

Zusätzlich können nichtlineare Regelelemente verwendet werden, die eine allgemeine Funktion erlauben, um die Abhängigkeit der Reglerkraft vom Schwingungszustand des Modells zu beschreiben (z.B. als FORTRAN- oder C-Subroutine). Wegen der Nichtlinearitäten können diese Elemente ausschließlich im Zeitbereich verwendet werden, d.h. in einer direkten oder modalen Zeitintegration.

Aktive Dämpfung eines schwingenden CFK-Hohlkastens,
Spannungen in der ersten Laminatschicht,
gleichzeitige Ansicht beider Seiten des Trägers.