SoSe2024 - Sensoren (SEN) und Signalaufbereitung (SAB): Unterschied zwischen den Versionen
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'''Autor:''' [[Benutzer:Ulrich_Schneider| Prof. Dr.-Ing. Schneider]]<br> | '''Autor:''' [[Benutzer:Ulrich_Schneider| Prof. Dr.-Ing. Schneider]]<br> | ||
'''Workshop | '''Workshop 2:''' Sensoren in Simulink (SEN) und Signalaufbereitung (SAB)<br> | ||
'''Workshoptermin''': | '''Workshoptermin''': 25.04.2024<br> | ||
'''Lernzielkontrolle 1''': | '''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 == | == Lernziele == | ||
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* können Sie mit ControlDesk Sensorwerte visualisieren. | * können Sie mit ControlDesk Sensorwerte visualisieren. | ||
* können Sie mit ControlDesk Sensorwerte aufzeichnen, die Aufzeichnung korrekt benennen und in SVN speichern. | * 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 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. | * können Sie Fehler in der Messkette aufzeigen und beheben. | ||
== Bewertung == | == Bewertung == | ||
Die 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" | {| 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" | {| 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" | {| class="wikitable" | ||
|+ style = "text-align: left"|Tabelle 3: Workshopergebnisse | |||
|- | |- | ||
! # !! Thema !! Teilnehmer | ! # !! Thema !! Teilnehmer | ||
|- | |- | ||
| 1 || [[ | | 1 || [[Workshop 2 - SenGier/SabGier - Gruppe 1 - SoSe2024]]|| Daniel Block, Paul Janzen | ||
|- | |- | ||
| 2 || [[ | | 2 || [[Workshop 2 - SenGier/SabGier - Gruppe 2 - SoSe2024]] || Dennis Fleer, Philipp Sander | ||
|- | |- | ||
| 3 || [[ | | 3 || [[Workshop 2 - SenGier/SabGier - Gruppe 3 - SoSe2024]] || Yunkai Lin, Xiangyao Liu, Yuhan Pan | ||
|} | |} | ||
== Nützlicher Link == | == 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] | * 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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Version vom 1. Mai 2024, 18:41 Uhr
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
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.
# | 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
undSabGier
. - 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.
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
Lernzielkontrollfragen:
- Welchen Status hat die Sensorik (OK/NOK)?
- Gibt es Sensorfehler?
- Werden Sensorfehler passend verarbeitet?
# | Thema | Teilnehmer |
---|---|---|
1 | Workshop 2 - SenGier/SabGier - Gruppe 1 - SoSe2024 | Daniel Block, Paul Janzen |
2 | Workshop 2 - SenGier/SabGier - Gruppe 2 - SoSe2024 | Dennis Fleer, Philipp Sander |
3 | Workshop 2 - SenGier/SabGier - Gruppe 3 - SoSe2024 | Yunkai Lin, Xiangyao Liu, Yuhan Pan |
Nützlicher Link
- MATLAB®-Skript, welches die Messung in eine Auswertedatei umwandelt: funktion_wandle_dspacemess_in_CCF_mess.m
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