Modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme

Präsentation zum Thema: "Modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme"—  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 Regelungstechnik Eingebettetes System:
Umgebung Allgemeines Schema eines Regelkreises: © Prof. Dr.-Ing. Ch. Ament

3 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) = k1*e(t) + k2*e(t) dt PD-Regler: u(t) = k1*e(t) + k2*e(t) PID-Regler: u(t) = k1*e(t) + k2*e(t) dt + k3*e(t) u(t) = KP*[e(t) + 1/TI*e(t) dt + TD *e(t)] KP: Proportionalbeiwert, TI: Nachstellzeit, TD: Vorhaltezeit Ziel: Vermeidung bzw. Dämpfung von Überschwingungen „Reiner“ Differenzierer nicht realisierbar (Verzögerung!)

4 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 Parameter Anstiegszeit Überschwingung Einschwingzeit Abweichung P -- + +- - I ++ D

5 Beispiel Wasserstandsregelung
Simulink-Lösung: Interaktiv!

6 Pendel Aufstellen physikalischer Schwingungsgleichungen
Erstellen eines Simulationsmodells (Strecke/Regelung) Simulation und Validierung des Modells Codegenerierung

7 einfaches Pendel Ansatz: Trägheitskraft = Rückstellkraft
 Länge L Masse m Auslenkung s 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“

8 inverses Pendel Modellierung der Strecke mit Wagen und Pendel
Modellierung der Strecke mit Wagen und Pendel

9 inverses Pendel Wagen: F=U-M*x Pendel: FT*cos() = Fg * sin()

10 FIRST