Demoobjekt für Vorlesung Regelungstechnik

[patrickhu]

Hallo Forum,

für ein Labor an meiner Hochschule soll ich ein Demoobjekt für die Vorlesung Regelungstechnik erstellen. Konkret habe ich mir eine Wippe ausgedacht, welche auf der einen Seite einen Propeller und auf der anderen Gewichte hat um vorerst das Gewicht des Propellers selbst auszugleichen. Später soll dann das System aus dem Gleichgewicht gebracht werden und der Propeller soll dementsprechend schneller drehen um das System wieder auszutarieren. Die Regelabweichung soll entweder durch ein Drehpoti, oder einen Neigungssensor festgestellt werden.
So weit so gut... Wir arbeiten im Labor mit WinFact 8 und haben bereits über ein "RedLab" einen Motor angetrieben und dessen Sprungantwort aufzeichnen können. Aber jetzt stockts ein bisschen... Meine Überlegung war, sobald alle Komponenten eingetroffen sind, wieder eine Sprungantwort von dem Propeller aufzunehmen und die Reglerverstärkung sowie die Nachstellzeit auszurechnen. Ich hätte das Demoobjekt gerne mit einem digitalen Regler ausgelegt. Leider habe ich fast keine Erfahrung, wie ich das anstellen soll. Ein Prof meinte ich könnte die Regelung ganz einfach in WinFact aufbauen und simulieren und anschließend in C übersetzen. Das dann auf den Controller laden und fertig... Und da bin ich dann ausgestiegen^^ Einen C-Code Generator haben wir in unserer Version leider nicht. Ich habe mir SciLab runtergeladen, aber komme noch nicht so richtig klar damit.
Wie würdet ihr die Sache angehen. Gibt es irgendwo Hilfen/Anleitungen? Bin ich überhaupt auf dem richtigen Weg?

Hoffe auf Antworten und sorry falls ich in die falsche Kategorie geschrieben habe

Patrick

[021aet04]

Auf welchen Controller willst du das laden? Es fehlen noch z.B. welcher Controller, muss in C programmiert werden,...
Den Code wirst du händisch übersetzen müssen. Wenn du einen Atmega (von dem weiß ich es) verwendest kannst du den C Code mit AVR Studio simulieren (Regler dürfte allerdings schwer werden).

MfG Hannes

[patrickhu]

Hi Hannes,
das weiß ich nicht -wir müssen alles bestellen; bin also offen für alles was gut funktioniert. Ich könnte auch einen analogen Regler mit OPV zusammenlöten, aber digital würde mich schon mehr reizen.

[021aet04]

Ich kann dir das empfehlen. Es werden die Grundlagen beschrieben, aber auch Analoge und digitale Regler. http://www.rn-wissen.de/index.php/Regelungstechnik

Wenn du schon mit einem µC gearbeitet hast würde ich diesen verwenden. Wenn du es in C schreibst kannst du es relativ leicht für andere Controller übersetzten, es ändern sich nur die Libs. Die Struktur bleibt aber gleich. Es gibt auch Controller, die man in Java und Bascom (und noch weitere) programmieren kann. Bascom ist an Basic angelehnt. Man muss sich aber vorher ansehen, welche Programmiersprache man verwenden will, dann kann man die µCs aussuchen (die Atmegas sind in Assembler, C und Bascom programmierbar.

MfG Hannes

[hardware.bas]

Ich würde einfach die Hardware - so wie beschrieben aufbauen - und das
Ganze mit einem AVR steuern. Also eine digitale Regelung wird bei
rauskommen. Der Rest, also die Regelung ist dann reine Software,
realisierbar in den mehreren Sprachen für AVRs. Dann erst kann man
die Regelcharakteristik dem vorhandenen System anpassen. Mit
Sicherheit wird da noch viel experimentiert werden müssen (Trägheit,
Sprungantwort, Regelcharakteristik etc.), aber ich denke, das ist dann
auch Sinn der Sache. VG Micha

[patrickhu]

Ok, vielen Dank schon mal. Ich fuchse mich dann mal in die Thematik rein und schaue, ob ich klar komme. Vom Aufbau her: Kann ich den Propeller einfach nur mit höherer Spannung schneller drehen oder? Oder braucht es noch ein anderes Bauteil?

[hardware.bas]

Den Propeller (DC-Motor?) mittels Leistungstransistor mit PWM steuern.
PWM kommt von AVR. Den Schleifer des Neigungspoti, falls eines genutzt
wird, an einen ADC des AVR anschliessen. Bei 10bit-Einstellung des ADC
können 1024 Neigungsschritte ausgewertet werden, bei 8bit 256 (auch für
diese Zwecke noch ziemlich genau). Mit den verschiedenen Gewichten, lässt
sich das Regelverhalten sicherlich gut demonstrieren. Um eine verzögerte
Sprungantwort zu simulieren, kann man jedoch zwischen Potischleifer und
ADC noch einen schaltbaren Tiefpass einbauen. VG Micha

[Besserwessi]

Bei den normalen DC-Motoren kann man die Drehzahl über die Spannung ganz gut steuern. Die Drehzahl ist etwa proportional zur Spannung ( - R *I).

Vom µC aus wird das aber wohl eher auf die Steuerung via PWM hinauslaufen. Zwischen µC und Motor wird man da wohl noch einen MOSFET oder Transistor brauchen, und am Motor eine Freilaufdiode.