AlphaBot: Geregelte Fahrt mit Linienverfolger

Abb. 1: Geregelte Fahrt mit Linienverfolger

Abb. 2: AlphaBot Linienverfolger

Autor: Prof. Dr.-Ing. Schneider
Modul: Praxismodul I
Lehrveranstaltung: Mechatronik, Informatik Praktikum 2, 2. Semester

Lernziele

Nach Durchführung dieser Lektion können Sie

Vorbereitung/Hausaufgabe

Bereiten Sie diese Aufgabe für den Praktikumstermin vor.

• Planen Sie jede Aufgabe als PAP.
• Nehmen Sie den Linienverfolger anhand der Beispiel E28_IR_Line_Tracking_Sensor_Messung und E28b_IR_Line_Tracking_Sensor in Betrieb.
• Nutzen Sie das Tutorial AlphaBot_Linienverfolgungsssensor zur Einarbeitung.
• Kalibrieren Sie den Sensor.
• Beantworten Sie die Lernzielkontrollfragen.
• Ohne umfangreiche Vorbereitung werden Sie nicht zum Praktikum zugelassen.

Lernzielkontrollfragen

Lernzielkontrollfragen:

• Wie funktioniert der Linienverfolgungssensors technisch?
• Arbeitet der Sensor passiv?
• Welche Bauteile kommen in Sender und Empfänger zum Einsatz?
• Welche Wellenlänge hat das ausgesendete Licht? Ist dieses sichtbar?
• Wieso und wie wird der Sensor kalibriert?
• Erläutern Sie wie und wieso ein gewichteter Mittelwert gebildet wird.
• Welchen Messbereich hat das Sensorsystem?
• Welcher Wert dient als Sollwert?

Versuchsdurchführung

Aufgabe 8.1: 2-Punkt-Regler

Programmieren Sie einen 2-Punkt-Regler, damit der AlphaBot der schwarzen Linien folgt. Der 2-Punkt-Regler fährt beispielsweise nach rechts, wenn er hell sieht und nach links, wenn er Schwarz sieht. So "hangelt" er sich zappelig an der Linie entlang.

Arbeitsergebnissse: ZweiPunktRegler.pap, ZweiPunktRegler.ino

Aufgabe 8.2: PD-Regler

Abb. 3: Regelkreis für den Linienverfolgungs-Algorithmus

Programmieren Sie einen PD-Regler gemäß Abb. 3, damit der AlphaBot der schwarzen Linien folgt. Planen Sie zuvor das Programm als PAP.

$u(t) = K_P \cdot e(t) + K_D \cdot \frac{d}{dt}e(t)$

Bild 3.1: Regelkreis f?ur den Linienverfolgungs-Algorithmus

1. Wählen Sie den Sollwert als Konstante.
2. In welchem Bereich bewegt sich der Istwert?
3. Setzen Sie die Motorsteuerung mit dem Befehl MotorRun(L,R)um, wobei gilt $L,R \in [-250; 250]$.
4. Experimentieren Sie, welche Parameter PID die besten Ergebnisse liefern.
5. Dokumentieren Sie Ihre Ergebnisse systematisch tabellarisch.

Arbeitsergebnisse: PIDRegler.pap, PIDRegler.ino, PID_Parametervariation.xslx

Nützliche Links:

• info8uniwue: Einführung PID Regler
• Loviscach, J.: P- und PI-Regler; Einstellung nach Ziegler-Nichols
• Studyfix: Regelkreis
• AlphaBot - Linienverfolgungssensor

Aufgabe 8.3: Geradeausfahrt mit Linienverfolger

Aufgabe 3.3

Aufgabe 8.4: Nachhaltige Doku

Sichern Sie alle Ergebnisse mit beschreibendem Text (message) in SVN.

• Halten Sie die Regeln für den Umgang mit SVN ein.
• Halten Sie die Programmierrichtlinie für C und die Programmierrichtlinien für MATLAB^® ein.
• Versehen Sie jedes Programm mit einem Header (Header Beispiel für MATLAB, Header Beispiel für C).
• Kommentiere Sie den Quelltext umfangreich.

Arbeitsergebnis in SVN: SVN Log

Tutorials

• AlphaBot_Linienverfolgungsssensor

Demos

• E28_IR_Line_Tracking_Sensor_Messung
• E28b_IR_Line_Tracking_Sensor

Literatur

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