Optimierung des inversen Pendels: Unterschied zwischen den Versionen
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| Masse der Pendelaufnahem || m_aufnahme || <math>-</math> || 1.474 kg | | Masse der Pendelaufnahem || m_aufnahme || <math>-</math> || 1.474 kg | ||
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| Masse des Pendels || m_pendel || <math>m_2</math> || . | | Masse des Pendels || m_pendel || <math>m_2</math> || 0.295 kg | ||
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| Masse des Laufwagens || m_laufwagen || <math>m_1</math> || . | | Masse des Laufwagens || m_laufwagen || <math>m_1</math> || 3.504 kg | ||
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| Strecke Drehpunkt-Schwerpunkt || l_SPunkt || <math>l</math> || 0.197 m | | Strecke Drehpunkt-Schwerpunkt || l_SPunkt || <math>l</math> || 0.197 m | ||
Aktuelle Version vom 14. März 2021, 14:15 Uhr
Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Mirek Göbel
Autor: Martin Theine
Einleitung
Das an der HSHL unter Leitung von Prof. Göbel gebaute inverse Pendel (so ähnlich wie dieses Projekt) soll im Rahmen von weiteren studentischen Arbeiten optimiert und erweitert werden.
Aufgabe
Projektziel
Der bestehende Versuchsaufbau dient zur Veranschaulichung und als Versuchsstand des regelungstechnischen Klassikers „Inverses Pendel“. Im Rahmen dieses Projekts soll der Versuchsaufbau optimiert und anschließend gezielt so geregelt werden, dass das inverse Pendel auf dem Schlitten nach oben zeigt.
Erwartungen an die Projektlösung
Aufwand pro Fachgebiet
Versuchsaufbau
Mechatronische Komponenten
Nachfolgend werden die wichtigsten mechatronischen Komponenten des Versuchsaufbaus "Inverses Pendel" in der Tabelle aufgeführt und auf die Datenblätter verwiesen.
| Pos.: | Titel: | Beschreibung: | Datenblatt: |
|---|---|---|---|
| 1 | Grundplatte | Birke-Multiplex 930mm x 400mm x 12mm | - |
| 2 | Netzteil | MeanWell HRP-300-24 | - |
| 3 | Lineareinheit | isel LEZ3 232007 1070 | Datenblatt-Lineareinheit |
| 4 | DC-Motor | Bühle 1.13.075.214 | Datenblatt-Elektromotor |
| 5 | Motor-Shield | STMechtronics VNH5019A-E | Datenblatt-MotorShield |
| 6 | Abstands-Sensor | SHARP GP2Y0A21YK | Datenblatt-Abstands-Sensor |
| 7 | Winkel-Sensor | MEGATRON MAB36A | Datenblatt-Winkel-Sensor |
Parameter der Regelstrecke
| Beschreibung: | Bezeichnung in Matlab / Simulink: | Variablen: | Wert: |
|---|---|---|---|
| Masse des Pendeltellers | m_teller | 0.118 kg | |
| Masse des Pendelstabs | m_stab | 0.177 kg | |
| Masse der Pendelaufnahem | m_aufnahme | 1.474 kg | |
| Masse des Pendels | m_pendel | 0.295 kg | |
| Masse des Laufwagens | m_laufwagen | 3.504 kg | |
| Strecke Drehpunkt-Schwerpunkt | l_SPunkt | 0.197 m | |
| Strecke Drehpunkt-Angriffspunkt der Störkraft | l_pendel | 0.320 m | |
| Massenträgheitsmoment Pendel um den Drehpunkt | J_Drehpunkt | 0.015 kg/m^2 |
Zusammenfassung und Ausblick
Offene Punkte
Aus diesen offenen Punkten kann in Absprache ein schlüssiges Thema für eine studentische Arbeit definiert werden:
- Mechatronische Optimierung
- Ergänzen von Schutzeinrichtungen für die elektrischen Komponenten
- Anpassen des Platinenlaouts
- Ersetzen der Prototypen-Platine durch geätzte PCB
- Regelungstechnik
- Test des in Simulation ausgelegten Reglers am realen Versuchsaufbau
- Optimierung der Regler-Parameter aus der Simulation
- Auslegen verschiedener Regler in der Simulation
- Erweiterte Regelungstechnik
- Umsetzung von verschiedenen Reglern
- Vergleich der verschiedenen Reglertypen
Quellen / Weiterführende Literatur
[1] Lunze, Jan (2016). Regelungstechnik 1. Systemtheoretische Grundlagen, Analyse und Entwurf einschleifiger Regelungen. 11. Aufl. Berlin, Heidel-berg, Springer-Verlag Berlin Heidelberg [2] Prof. Dr.-Ing. Mirek Göbel (2019). Mess- und Regelungstechnik. Vorlesung. Vorlesungsskript. Lippstadt, Hochschule Hamm-Lippstadt [3] Richard, Hans Albert/Sander, Manuela (2008). Technische Mechanik Dyna-mik. Wiesbaden, Friedr. Vieweg & Sohn Verlag [4] Richard, Hans Albert/Sander, Manuela (2016). Technische Mechanik. Statik. 5. Aufl. Wiesbaden, Springer Fachmedien Wiesbaden
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