Kurzbeschreibung :
Laborversuch PS600 Regelung eines invertierten Pendels
| Der Laborversuch "invertiertes Pendel"
beinhaltet die technische Realisierung einer instabilen Regelstrecke mit zugehörigem
Stellglied und einem digitalen Regler.Der digitale Regler realisiert eine
beobachtergestützte Zustandsrückkopplung oder einen Fuzzy-Regler. Der Versuch basiert
auf dem Laborversuch "Positionierstrecke PS600". Das Grundsystem beinhaltet ein Stellglied sowie die Mechanik (PS600) mit dem vormontierten Aufrüstsatz der Pendelmechanik (Opt. 600-20). Die Dokumentation enthält die Inbetriebnahme und die technischen Daten des Systems. Die instabile Regelstrecke besteht aus einem Pendel, das auf einem Wagen drehbar montiert ist. Der Wagen wird entlang einer Führungsstange auf einer Länge von ca. 1,5 m über einen Zahnriemen, eine Zahnscheibe und eine Kupplung von einem Gleichstrommotor angetrieben, so da?das Pendel in aufrechter Lage an einem vorgebbaren Ort stabilisiert werden kann. Die Stabilisierung des Pendels wird dadurch erreicht, da?ein digitaler Regler aus den Meßgrößen ein Stellsignal erzeugt, das den Gleichstrommotor über ein elektronisches Stellglied geeignet ansteuert. Als Meßgrößen werden jeweils über Inkremental-Encoder der Winkel des Pendels und die Position des Wagens ermittelt. Zur Regelung der beschriebenen Strecke ist ein PC Programm für MS-WINDOWS (Opt. 600-22) zusammen mit einer PC-Einsteckkarte (Opt. 600-03) verfügbar. Das Programm setzt einen IBM-AT-kompatiblen PC mit ISA-Steckplatz voraus. Das implementierte "Praktikumsprogramm" (Win 3.1/ Win 95) erlaubt eine menügestützte Bedienung des Laborversuchs. Der Regelalgorithmus beinhaltet eine Zustandsvektorrückführung mit Schätzung der Winkelgeschwindigkeit des Pendels und der Geschwindigkeit des Wagens sowie einen Störgrößenbeobachter zur Schätzung und Unterdrückung der Effekte der Reibung. Die daraus gewonnene Kompensationskraft für die Reibung greift an der Lagerung des Wagens an. Der Regelalgorithmus ist vollständig parametrisierbar. |
Die grafische Ausgabe von Meßwerten erfolgt in ein Fenster, dessen Inhalt gedruckt, als WMF-Format gespeichert oder in die Zwischenablage kopiert werden kann. Die Dokumentation beinhaltet
eine Anleitung zur Inbetriebnahme, den theoretischen Hintergrund und das mathematische
Modell der Regelstrecke, eine Praktikumsanleitung mit zugehöriger Musterlösung und die
technischen Daten. Der Laborversuch ist damit als Praktikumsversuch für Studenten der
Regelungstechnik hervorragend geeignet. Durch zusätzliche Optionen ist die
Standardversion des Laborversuchs so erweiterbar, da?das System "invertiertes
Pendel" als realer Proze?für wissenschaftliche Untersuchungen verwendet werden
kann, beispielsweise für den Test beliebiger Regelalgorithmen oder
Fehlererkennungsverfahren. Dazu werden zusätzlich eine Fuzzy-Regelung und die 'C++'
Sourcen der Software angeboten. Die Option 600-23 ergänzt das ausführbare Programm der Option 600-22 um einen Fuzzy-Regler, sowie ein Modul zur Definition von Regeln und Zugehörigkeitsfunktionen, Abspeicherung und grafischen Ausgabe der resultierenden Fuzzy-Wissensbasis. Der Fuzzy-Regler verwendet die abgespeicherte Fuzzy-Wissensbasis zur Kaskaden-Regelung. Die Dokumentation wird erweitert um die Grundlagen des Fuzzy-Reglers und die Bedienungsanleitung. Somit ist es möglich, die Regelgüte von Zustandsregler und Fuzzy-Regler miteinander zu vergleichen. Die Option 600-25 beinhaltet den C++/Pascal-Quellcode des PC-Reglerprogramms mit Bibliotheksroutinen für Fuzzy-Operationen und der grafischen Ausgabe. Der Anwender kann damit spezielle Algorithmen zur Regelung, Überwachung oder Fehlererkennung selbst programmieren. Der Borland-C++ Compiler Version 4.52 und Delphi V1.0 sind hierzu erforderlich. Technische Änderungen vorbehalten (Stand: 21.5.1999) |