Produkt - Präsentation Methodisches Konstruieren – µ-Computer Studentische Projektarbeit Gruppe2 – Balance Akt Ziel dieser Projektarbeit ist die Lösung eines mechatronischen Problems durch teamorientiertes und ingenieurmäßiges Vorgehen. Produkt - Präsentation 13.02.2004 Balance Akt Christophe Brenner Sebastian Brust Michael Ortlechner Sascha Meffert Jürgen Luther Marko Feldić Delphine Mengus

Aufgabenstellung Mit Hilfe eines mechatronischen Systems soll eine Kugel auf einer ebenen Platte balanciert werden. Anfangs ist die Platte geneigt und die Position der Kugel auf der Platte beliebig. Die Platte wird über Stellantriebe so geneigt, dass die Kugel in einen fest definierten Endbereich rollt und dort balanciert wird. Dieser Endbereich kann vom Endbenutzer nicht variiert werden.  

Funktionsprinzip

Teilaufgaben Mechanik – Mechanischer Aufbau Kamera- Sensorik & Datenverarbeitung Regelung & Regelungselektronik Motorenansteuerung & Leistungselektronik Projekt – Dokumentation

Kamera- Sensorik Übersicht FireWire – Kamera mit Software NEUROCHECK µ - Controller ADDA - Wandlerkarte

Blockschaltbild 80585-Karte PC1 1394-Video Kamera FireWire Kabel Serielle Schnittstelle Serielles Kabel Serielles Kabel Steckerleiste PC2 Serielle Schnittstelle Istwert Lageregler (Spannungsbereich 0 – 2.55V) Sollwert Winkelregler Y (Spannungsbereich 0 – 2.55V) ADDA-Karte

Struktogramm NEUROCHECK

NEUROCHECK x 255 255 y Systemprotokoll Ergebnisausgabe Prüfprogramm 255 Systemprotokoll Ergebnisausgabe Prüfprogramm Ergebnisausgabe 255 Kamerabild y

Datenpaket Beispiel: STX + 2 3 1 . 1 2 3 4 ETX STX + 5 1 . 5 6 7 8 ETX EOT

Programmabläufe Serielle Schnittstelle auslesen Daten in internen Speicher schieben Auslesen des Speichers und Integer wandeln ascii2hex – Wandlung Einzelne Zehnerpotenzen zusammenfügen Im internen Speicher für die Regelung ablegen

Haupt- Struktogramm

Regelung Übersicht PD-Regler Kaskadenregelung: Innerer Regelkreis: Winkelregelung der Platte Äußerer Regelkreis: Lageregelung der Kugel Ersetzen einer Reglerplatine : Programmierung des Lagereglers in y- Richtung

Blockschaltbild u x LR٭ WR ٭ Istwert Poti Mikrocontroller Stell- glied Verstär-ker Strecke x LR٭ WR ٭ Istwert Poti DA-Wandler Kamerasystem Mikrocontroller Lageregelung Winkelregelung

Reglerdimensionierung Ts Istwert Sollwert vorgeben einstellen Ziel:

Regleralgorithmus  uk = a1*uk-1+ b0*ek- b1*ek-1 Reglerübertragungsfunktion: GPD(s) = K*(1 + TV*s/(TF*s+1)) Diskretisierung: uk= TF/(TF+TS)*uk-1 + K*(TS+TF+TV)/(TS+TF)*ek – K*(TF+TV)/(TF+TS)*ek-1 mit a1 = TF/(TF+TS), b0 = K*(TS+TF+TV) und b1 = K*(TF+TV)/(TF+TS)  uk = a1*uk-1+ b0*ek- b1*ek-1

Die Programmierung Programmiersprache: C oder Assembler ? Assembler, da Einbindung eines C-Programms sehr kompliziert 8-Bit oder 16-Bit Werte ? 16-Bit Werte, da große Werte auftauchen können Programmierung entsprechender Arithmetik

Struktogramm Regler

Motorenansteuerung Übersicht Entwicklung und Umsetzung der D\A Wandlung Verstärkung der Steuersignale des Reglers

Struktugramm DA Wandlung

Verstärker

Platinenlayout

Platine

Produktpräsentation

Dokumentation Projekt – Dokumentation vom Prinzip bis zur Ausarbeitung nach VDI 2222. Recherchen zum Stand der Technik sowie zu den Bauteilen WEB-Dokumentation für Mikrocomputertechnik-Labor: http://193.196.117.123/projekte/BalanceAkt

Unser Dank gilt allen Professoren und Mitarbeitern die uns bei dem Projekt unterstützt haben Desweiteren danken wir der Firma ZF Sachs AG und der Firma Weber- Feinmechanik

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!