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Diplomarbeit 2005 (DA05): Arbeits-Archiv
 
DA Wil 05/3 - Systemuntersuchungen an einer instabilen Regelstrecke (Schaukel)
Studierende: Thomas Hausegger, hausetho
  Miguel Vilanova Leis, vilanmig

Betreuer: Jurg Wild, wiju

Ziel der Arbeit ist es, viele verschiedene Regelungsmethoden kennen zu lernen um ihre Vor- und Nachteile abschatzen zu konnen. Auch bei den Instrumenten, die zur Beurteilung der Ubertragungsfunktionen verwendet werden (Bodediagramm, Polnullstellenplan, WOK, usw.), sollen Favoriten hervorgehoben werden. Die Wippe und das inverse Pendel sind wegen ihrer Instabilitat als Versuchsobjekte gut geeignet. Die beiden Modelle mussen dabei moglichst genau um einen Winkel stabilisiert werden. Dazu wird ein Wagen auf einer Fahrbahn hin und her gesteuert. Wahrend die Wippe um verschiedene Sollwinkel gehalten werden kann, wird das Pendel nur senkrecht stehen konnen. Es handelt sich dabei um Standardprobleme der Regelungstechnik die mit klassischer, Zustands-, Fuzzy- und LQR-Regelung gelost werden. Mit jeder der verwendeten Regelungsmethoden konnte ein mehr oder weniger stabiler Regelkreis modelliert werden. Wobei mit einigen Methoden nur sehr schwer ein positives Ergebnis erzielt wurde.

Um die Regelungen zu demonstrieren, existieren zwei mechanische Modelle die mit WinCon, einem Realtime-Programm von Quanser, angesteuert werden. Dieses Programm generiert einen C-Code anhand eines Simulink-Files, der wiederum uber ein A/D-Terminal die Anlage steuert. Der Vorteil von WinCon ist die einfache Handhabung, in dem mit Blockschaltbildern ein Regler realisiert werden kann. Man kann sich somit auf die Regelung konzentrieren ohne die Hardware entwickeln zu mussen. Auch wenn die Software nicht immer auf den ersten Blick durchschaubar ist, wird mit Geduld und Lesen des Manuals die Regelung sehr erleichtert.

Um vernunftige Regeler zu erhalten, ist die sorgfaltige Modellierung der Regelstrecken besonders wichtig. Gute Kenntnisse in Physik und Mathematik sind dabei Voraussetzung. Eine Betrachtung der Reibungen, die hauptsachlich von der Fahrbahn herruhren, wird ebenfalls getatigt. Dabei sind diese nicht immer trivial. Eine genauere Untersuchung der Reibungen benotigt fundierte Erfahrung.

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