Quelltext der Seite SoSe2024 - Sensoren (SEN) und Signalaufbereitung (SAB)


[[Datei:SEN SAB.jpg|thumb|rigth|550px|Abb. 1: Sensoren (SEN) und Signalaufbereitung (SAB)]]
'''Autor:''' [[Benutzer:Ulrich_Schneider| Prof. Dr.-Ing. Schneider]]<br>
'''Workshop 2:''' Sensoren in Simulink (SEN) und Signalaufbereitung (SAB)<br> 
'''Workshoptermin''': 25.04.2024<br> 
'''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 <code>funktion_wandle_dspacemess_in_CCF_mess.mat</code> in ein MATLAB<sup>®</sup>-Format konvertieren und analysieren.
* können Sie Fehler in der Messkette aufzeigen und beheben.

== Bewertung ==
Die Bewertung erfolgt im Rahmen der [[SoSe24_-_Praktikum_Systementwurf_-_Lernzielkontrolle_1|Lernzielkontrolle 1]] am 02.05.2024.

== Voraussetzungen ==
* Dieser Workshop baut Workshops 1 auf.
* Studieren Sie die [[SoSe2024 - Praktikumsordnung SDE Systementwurf|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<sup>®</sup>/Simulink.
* Für den Workshop benötigen Sie MATLAB®Simulink in der Version 2019b 64bit.
Entsprechende Selbstlernkurse finden Sie auf der Lernplattform.

== Ablauf des Praktikums ==
{| class="wikitable"
|+ style = "text-align: left"|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 [[AF: Beispielartikel SEN/SAB|Beispielartikel]]. 
{| class="wikitable"
|+ style = "text-align: left"|Tabelle 2: Teameinteilung und Themen für die Vorbereitung
|-
! #   !! Thema !! Teilnehmer
|-
| 1  || [[AF: Abstandssensorik (SenAbs)|Abstandssensorik (SenAbs)]]|| Daniel Block, Paul Janzen
|-
| 2  || [[AF: Gierrate (SenGier, SabGier)|Gierrate (SenGier, SabGier)]] || Dennis Fleer, Philipp Sander
|-
| 3  || [[AF: Fernbedienung (SenFernb)|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 <code>SenGier</code> und <code>SabGier</code>.
* 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 (<code>*.mat</code>) in SVN.
{| class="wikitable"
|+ Messtabelle
|-
! Nr. !! Lenkwinkel !! Gas !! Zeit in s
|-
| 1 || +5° (links) || 0,8 
|| 14,27<br>15,52<br>14,99<br>14,82<br>15,27
|-
| 2 || +5° (links) || 0,9 || 12,58<br>12,93
|-
| 3 || -5° (rechts) || 0,9 || 11,08<br>11,01<br>10,81
|-
| 4 || -5° (rechts) || 1,0 || 9,08<br>8,86<br>7,53<br>8,99<br>8,45
|}

'''Arbeitsergebnis:''' Messung in SVN<br>
'''SVN-Ordner:''' <code>https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum/trunk/Daten/Gierrate</code>

== Aufgabe 2.4: Darstellung der Messergebnisse ==
* Wandeln Sie die Messungen für die MATLAB<sup>®</sup>-Auswertung um.
* Stellen Sie die Messungen und die Referenz in MATLAB<sup>®</sup> 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

'''Lernzielkontrollfragen:'''
* Welchen Status hat die Sensorik (OK/NOK)?
* Gibt es Sensorfehler?
* Werden Sensorfehler passend verarbeitet?
{| class="wikitable"
|+ style = "text-align: left"|Tabelle 3: Workshopergebnisse
|-
! #   !! Thema !! Sensor !! Teilnehmer
|-
| 1  || [[Workshop 2 - SenGier/SabGier - Gruppe 1 - SoSe2024]]|| Wagen 1 - Gyro LPR510AL|| Daniel Block, Paul Janzen
|-
| 2  || [[Workshop 2 - SenGier/SabGier - Gruppe 2 - SoSe2024]] || Wagen 2 - Lego Gyro ||Dennis Fleer, Philipp Sander
|-
| 3  || [[Workshop 2 - SenGier/SabGier - Gruppe 3 - SoSe2024]] || Wagen 2 - Lego Gyro || Yunkai Lin, Xiangyao Liu, Yuhan Pan
|-
| 4  || [[Workshop 2 - SenGier/SabGier - LPR530AL]] || Wagen 2 - Gyro LPR530AL || Marc Ebmeyer
|}

== Nützlicher Link ==
* MATLAB<sup>®</sup>-Skript, welches die Messung in eine Auswertedatei umwandelt: [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum/trunk/Software/CaroloCupFahrzeug/funktionen/funktion_wandle_dspacemess_in_CCF_mess.m funktion_wandle_dspacemess_in_CCF_mess.m]




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