SoSe2024 - Sensoren (SEN) und Signalaufbereitung (SAB)

Aus HSHL Mechatronik
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Abb. 1: Sensoren (SEN) und Signalaufbereitung (SAB)

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, Dennis Fleer
2 Gierrate (SenGier, SabGier) Paul Janzen, 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?

Workshop

Aufgabe 2.1: Sensor-Messketten Offline

Im Modell CCF_offline werden die Sensoren

  1. SenAbs - Abstandssensorik
  2. SenGier - Gierrate
  3. SenKam - Kamera
  4. SenLW - Lenkwinkel
  5. SenTaster
  6. SenVx - Laengsgeschwindigkeit
  7. 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.
  • Kalibrieren Sie das Gyroskop und messen Sie 3 Minute im Stillstand.
  • Fahren Sie eine 360° Linkskurve, messen und dokumentieren Sie die Fahrzeit und Gierrate.
  • Fahren Sie eine 360° Rechtskurve, messen und dokumentieren Sie die Fahrzeit und Gierrate.
  • Sichern Sie die Messung (*.mat) in SVN.

Arbeitsergebnis: Messung in SVN

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.
  • 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?
Tabelle 3: Workshopergebnisse
# Thema Teilnehmer
1 Workshop 2 - SenGier/SabGier - Gruppe 1 - SoSe2024 Daniel Block, Dennis Fleer
2 Workshop 2 - SenGier/SabGier - Gruppe 2 - SoSe2024 Paul Janzen, Philipp Sander
3 Workshop 2 - SenGier/SabGier - Gruppe 3 - SoSe2024 Yunkai Lin, Xiangyao Liu, Yuhan Pan

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