Invertiertes Pendel
Ausführende
Martin Böhm, Roland Fürbacher, Peter Oehler
Betreuung
Dipl.-Ing. Roland Glas, Dipl.-Ing. Martin Meschik
Aufgabenstellung
Auf einer Plattform soll ein Wagen mit einem invertierten Pendel, um die Achse durch das Kreiszentrum beweglich, fahren.
Auf diesem Fahrgestell ist sowohl der Fahrantrieb, eine Mikrocontroller-Steuerung bzw. Regelung und das invertierte Pendel zu montieren.
Durch ein vertikal verschiebbares Gewicht wird der Schwerpunkt des invertierten Pendels veränderbar sein, um das dynamische Verhalten der Regelstrecke verändern zu können.
Die Reglerparameter für die Mikrocontroller-Regelung (P-, I- und D-Anteil) werden über Potentiometer einstellbar sein.
Typische Kenngrößen der Regelung (z.B. zeitlicher Verlauf von Regelabweichung, Stellgröße etc.) werden über eine kabellose Schnittstelle (Bluetooth) an einen Computer übertragen.
Das Ergebnis der Diplomarbeit wird als Labor-Arbeitsplatz verwendet werden, um für Schüler nachfolgender Jahrgänge
- Einfluss der Reglerparameter auf das Verhalten der Regelstrecke (z.B. Stabilität im ausgeregelten Zustand)
- Einfluss der Systemdynamik auf die erforderlichen Regelparameter
- Einfluss der Systemdynamik auf die erzielbare Regelgüte
- Einfluss der Abtastzeit auf das Regelverhalten
mit einem anschaulichen Modell demonstrieren zu können.
Details zur Realisierung
Folgende Schritte waren zur Realisierung der Aufgabenstellung notwendig:
- Konstruktion des Aufbaues zur Festlegung der Gesamtgröße und zur Abschätzung der Gewichte durch Anwendung der Kenntnisse aus Konstruktionsübungen, Fertigungstechnik, Werkstätte, Maschinenelemente
- Abschätzung der erforderlichen Antriebsleistung in Abhängigkeit der zulässigen Schräglage des Pendels durch Anwendung der Kenntnisse aus dem Mechanikunterricht
- Auswahl und Festlegung Antrieb/Getriebe mit Variantenvergleich
- Auswahl und Festlegung Signalgeber für Pendelstellung mit Variantenvergleich
- Materialbeschaffung zur Fertigung des mechanischen Aufbaues, mechanischer Aufbau
- Regelungstechnisches Konzept: Festlegung der Eingangs- und Ausgangs¬größen, Reglerstruktur und Anforderungen an die Regelung
- Festlegung Datenübertragungsschnittstelle zur Auswertung von Daten
- Entwurf und Fertigung der elektronischen Komponenten für Steuerung
- Dimensionierung, Fertigung und Erprobung des Leistungsteils (Motoransteuerung)
- Zusammenbau und Erprobung
- Dokumentation der Arbeit
HTL Wien 3 Rennweg, Juni 2005