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Modellbasierte Software- Entwicklung eingebetteter Systeme Prof. Dr. Holger Schlingloff Institut für Informatik der Humboldt Universität und Fraunhofer.

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Präsentation zum Thema: "Modellbasierte Software- Entwicklung eingebetteter Systeme Prof. Dr. Holger Schlingloff Institut für Informatik der Humboldt Universität und Fraunhofer."—  Präsentation transkript:

1 Modellbasierte Software- Entwicklung eingebetteter Systeme Prof. Dr. Holger Schlingloff Institut für Informatik der Humboldt Universität und Fraunhofer Institut für Rechnerarchitektur und Softwaretechnik

2 Folie 2 H. Schlingloff, SS2011 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Regelungstechnik Allgemeines Schema eines Regelkreises: © Prof. Dr.-Ing. Ch. Ament Eingebettetes System: System Umgebung

3 Folie 3 H. Schlingloff, SS2011 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Reglerklassen Proportionaler, integraler und differentialer Anteil bei der Regelung P-Regler: u(t)=k*e(t) I-Regler: u(t)=k* e(t) dt D-Regler: u(t) = k*e (t) PI-Regler: u(t) = k 1 *e(t) + k 2 * e(t) dt PD-Regler: u(t) = k 1 *e(t) + k 2 *e (t) PID-Regler: u(t) = k 1 *e(t) + k 2 * e(t) dt + k 3 *e (t) u(t) = K P *[e(t) + 1/T I * e(t) dt + T D *e (t)] K P : Proportionalbeiwert, T I : Nachstellzeit, T D : Vorhaltezeit Ziel: Vermeidung bzw. Dämpfung von Überschwingungen Reiner Differenzierer nicht realisierbar (Verzögerung!)

4 Folie 4 H. Schlingloff, SS2011 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Einstellung des Reglers Erst den proportionalen Anteil einstellen erhöhen bis leichte Oszillation auftritt Dann integralen Teil hochregeln solange bis die Oszillation aufhört Dann differentiellen Anteil damit Zielgerade möglichst schnell erreicht wird ParameterAnstiegszeitÜberschwingungEinschwingzeitAbweichung P I D

5 Folie 5 H. Schlingloff, SS2011 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Beispiel Wasserstandsregelung Simulink-Lösung: Interaktiv!

6 Folie 6 H. Schlingloff, SS2011 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Pendel Aufstellen physikalischer Schwingungsgleichungen Erstellen eines Simulationsmodells (Strecke/Regelung) Simulation und Validierung des Modells Codegenerierung

7 Folie 7 H. Schlingloff, SS2011 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme einfaches Pendel Ansatz: Trägheitskraft = Rückstellkraft m*s = -m*g*sin =s/L m*s =-m*g*sin(s/L) Anfangsbedingung (0) bzw. s(0) Analytische Lösung meist schwierig / nicht nötig Simulation: Auflösen nach der höchsten Ableitung s =-g*sin(s/L) tu so als wenn s gegeben wäre und male ein Diagramm Länge L Masse m Auslenkung s

8 Folie 8 H. Schlingloff, SS2011 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme inverses Pendel Modellierung der Strecke mit Wagen und Pendel

9 Folie 9 H. Schlingloff, SS2011 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Wagen: F=U-M*x Pendel: F T *cos( ) = F g * sin( ) inverses Pendel

10 Folie 10 H. Schlingloff, SS2011 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme FIRST


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