Autor: Prof. Dr.-Ing. Schneider
Workshop 2: Sensoren in Simulink (SEN) und Signalaufbereitung (SAB)
Workshoptermin: 25.04.2024
Lernzielkontrolle 1: 02.05.2024

Einleitung

Die Workshops im SDE Praktikum sollen die Studierenden das praktische Arbeiten in einem Mechatroniklabor im Bereich modellbasierte Entwicklung mit MATLAB/Simulink und DSpace Hardware DS1104/ControlDesk vermitteln. Der Umgang soll in der Selbstlernzeit geübt werden.

Lernziele

Nach erfolgreicher Teilnahme am Workshop:

können Sie die Simulation bedienen und Ergebnisse erzeugen.
haben Sie die Messketten der Sensoren online/offline dargestellt.
können Sie Sensorsignale aufbereiten.
können Sie mit ControlDesk Sensorwerte visualisieren.
können Sie mit ControlDesk Sensorwerte aufzeichnen, die Aufzeichnung korrekt benennen und in SVN speichern.
können Sie eine Referenzmessung aufzeichnen.
können Sie Messungen mit funktion_wandle_dspacemess_in_CCF_mess.mat in ein MATLAB^®-Format konvertieren und analysieren.
können Sie Fehler in der Messkette aufzeigen und beheben.

Bewertung

Die Bewertung erfolgt im Rahmen der Lernzielkontrolle 1 am 02.05.2024.

Voraussetzungen

Dieser Workshop baut Workshops 1 auf.
Studieren Sie die Praktikumsordnung.
Die unter Vorbereitung aufgeführten Aufgaben sind vor dem Workshoptermin vorzubereiten. Der Workshop baut auf Ihre Vorbereitung auf.

Der Workshop setzt nachfolgende Kenntnisse voraus:

die Grundlagen der Programmierung,
der Umgang mit der Versionsverwaltung SVN und
der Umgang mit MATLAB^®/Simulink.
Für den Workshop benötigen Sie MATLAB®Simulink in der Version 2019b 64bit.

Entsprechende Selbstlernkurse finden Sie auf der Lernplattform.

Ablauf des Praktikums

Tabelle 1: Agenda des Workshops
Uhrzeit	Agenda	Form
08:15	Begrüßung	Moderation durch Prof. Schneider
08:20	Sensor-Messketten Offline	Einzelpräsentationen, max. 5 Minuten
08:35	Sensor-Messketten Online	Einzelpräsentationen, max. 5 Minuten
08:50	Sensor-Messketten Online	Einzelpräsentationen, max. 5 Minuten
10:25	Messung der Gierrate am Fahrzeug, Auswertung und Analyse	Gruppenarbeit am Fahrzeug und PC
10:30	Veranstaltungsende

Versuchsvorbereitung

Themen der Teams

Prüfen und Optimieren Sie bitte Ihren Wiki-Artikel und orientieren Sie sich am Beispielartikel.

Tabelle 2: Teameinteilung und Themen für die Vorbereitung
#	Thema	Teilnehmer
1	Abstandssensorik (SenAbs)	Daniel Block, Paul Janzen
2	Gierrate (SenGier, SabGier)	Dennis Fleer, Philipp Sander
3	Fernbedienung (SenFernb)	Yunkai Lin, Xiangyao Liu, Yuhan Pan

Aufgabe 1.1 Hausaufgabe: Softwarearchitektur Offline-Modell

Analysieren Sie die Softwararchitektur des Online-Modells für Ihren Sensor (vgl. Tabelle 2)

Identifizieren Sie die Quellen/Eingänge.
Identifizieren Sie die Senken/Ausgänge.
Skizzieren Sie für Ihren Sensor eine vollständige Messkette.

Aufgabe 1.2 Hausaufgabe: Softwarearchitektur Online-Modell

Analysieren Sie die Softwararchitektur des Online-Modells für Ihren Sensor (vgl. Tabelle 2)

Identifizieren Sie die Quellen/Eingänge.
Identifizieren Sie die Senken/Ausgänge.
Skizzieren Sie für Ihren Sensor eine vollständige Messkette.

Aufgabe 1.3 Hausaufgabe: Vergleich Softwarearchitektur Online/Offline-Modell

Was sind die Gemeinsamkeiten und Unterschiede beider Modelle?

Arbeitsergebnisse:

Messkette Offline & Online
Vergleichstabelle

Lernzielkontrollfragen:

Welche Verarbeitungsblöcke gibt es?
Welche Signalflüsse gibt es?

Hinweis: Sichern Sie bitte Ihre Ergebnisse in SVN.

Workshop

Aufgabe 2.1: Sensor-Messketten Offline

Im Modell CCF_offline werden die Sensoren

SenAbs - Abstandssensorik
SenGier - Gierrate
SenKam - Kamera
SenLW - Lenkwinkel
SenTaster
SenVx - Laengsgeschwindigkeit
SenLIDAR - LIDAR

simuliert.

Ihnen wurde ein in Tabelle 2 ein Sensor zugeordnet.
Präsentieren Sie am Beamer in max. 5 Minuten für Ihren Sensor eine vollständige Messkette von der Quelle (SEN, SAB) bis zur Senke.
Zeigen Sie die zugehörigen Signalnamen.
Dokumentieren Sie die Messkette im Nachgang im Wiki.

Arbeitsergebnis: Vollständige Messkette für die Simulation im HSHL-Wiki

Aufgabe 2.2: Sensor-Messketten Online

Präsentieren Sie am Beamer in max. 5 Minuten für Ihren Sensor eine vollständige Messkette von der Quelle (SEN, SAB) bis zur Senke.
Zeigen Sie die zugehörigen Signalnamen.
Arbeiten Sie die Unterschiede Online/Offline heraus.
Dokumentieren Sie die Messkette im Nachgang im Wiki.

Arbeitsergebnis: Vollständige Messkette für das reale Fahrzeug im HSHL-Wiki

Aufgabe 2.3: Messung am Fahrzeug

Starten Sie eine Messung mit ControlDesk.
Passen Sie Ihr Gyro-Layout so an, dass Sie numerisch lenken und fahren können.
Starten Sie eine Messung. Sichern Sie alle Daten von SenGier und SabGier.
Kalibrieren Sie das Gyroskop und messen Sie 3 Minute im Stillstand.
Fahren Sie 5x eine 360° Linkskurve, messen und dokumentieren Sie die Fahrzeit und Gierrate.
Fahren Sie 5x eine 360° Rechtskurve, messen und dokumentieren Sie die Fahrzeit und Gierrate.
Sichern Sie die Messung (*.mat) in SVN.

Messtabelle
Nr.	Lenkwinkel	Gas	Zeit in s
1	+5° (links)	0,8	14,27 15,52 14,99 14,82 15,27
2	+5° (links)	0,9	12,58 12,93
3	-5° (rechts)	0,9	11,08 11,01 10,81
4	-5° (rechts)	1,0	9,08 8,86 7,53 8,99 8,45

Arbeitsergebnis: Messung in SVN
SVN-Ordner: https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum/trunk/Daten/Gierrate

Aufgabe 2.4: Darstellung der Messergebnisse

Wandeln Sie die Messungen für die MATLAB^®-Auswertung um.
Stellen Sie die Messungen und die Referenz in MATLAB^® dar.

Arbeitsergebnis: Messprotokoll und Ergebnisdarstellung im HSHL-Wiki

Aufgabe 2.5: Analyse der Messergebnisse

Analysieren Sie die Messungen anhand der jeweiligen Referenz mit der Open-Loop-Simulation aus Workshop 1.
Bestimmen Sie
- Messunsicherheit von Gierrate und Gierwinkel,
- Offset der Gierrate und
- Drift des Gierwinkels.

Arbeitsergebnis: Analyse im HSHL-Wiki