IRT/Lehre/Videos

Labormodell Masse-Feder-System

Das Gesamtsystem setzt sich aus einem elektrischen Antrieb und einer schwach gedämpften Masse-Feder-Anordnung zusammen. Die Position des Vogels (Masse) soll durch die Führungsgröße vorgegeben werden. Dazu wird ein Regler nach dem Frequenzkennlinienverfahren, beziehungsweise in einem zweiten Schritt ein zeitkontinuierlicher Zustandsregler entworfen.

Labormodell Zwei Massen Schwinger

Zwei auf Schienen gelagerte Wagen sind mit einer Feder verbunden. Auf einer der beiden Wagen ist ein Motor verbaut um eine Kraft aufprägen zu könen. Dieses Video zeigt den sogenannten "chirp" Versuch. Dabei wird eine sinusförmige Spannung an den Motor des Wagens gelegt und die Frequenz immer weiter erhöht. Wie zu erwarten ist, handelt es sich bei der Ausgangsgröße (Position des zweiten Wagens) auch um eine sinusförmige Größe. Betrachtet man nun Amplitude und Phase der Ausgangsgröße, so kann man die Bode-Diagramme der Übertragungsfunktion messtechnisch erfassen. Besonders deutlich zeigt dieses Video die Resonanzfrequenz, die bei etwa 3,4Hz liegt. Für den aufmerksamen Regelungstechniker ist dieses Resonanzverhalten ein klares Anzeichen für konjugiert komplexe Pole in der Übertragungsfunktion.

Labormodell Hubmagnet

Ziel dieses Laboraufbaues ist ein ferromagnetisches Objekt unterhalb eines Elektromagneten zum Schweben zu bringen. Die Position des Objektes wird gemessen und soll mit Hilfe eines geeigneten Reglers einem Referenzsignal folgen. Die Schwierigkeit der Stabilisierung liegt in der Nichtlinearität des Systems.

Labormodell Schwungrad-Pendel

Ein Schwungrad-Pendel ist ein auf den ersten Blick einfacher elektromechanischer Apparat. Am Ende eines Pendels ist ein Gleichstrommotor mit einer Schwungscheibe angebracht. Durch Anlegen einer Spannung an den Motor beginnt sich diese drehen. Das Drehmoment bewirkt einerseits die Drehbewegung des Rotors, andererseits entsteht nach dem Prinzip "Actio=Reactio" ein gleich großes Gegenmoment. Dieses bringt das Pendel in eine Schwingbewegung. Ziel ist es, einen Regelalgorithmus zu entwerfen, der ein Aufschwingen des Pendels ausgehend von der stabilen Ruhelage und die Stabilisierung in der instabilen Ruhelage ermöglicht.

Labormodell Viertelfahrzeug

Das Viertelfahrzeug dient zur Erprobung der Regelung eines Active-Suspension-Systems (aktive Dämpfung). Ziel dieser Regelung ist, die Straßenunebenheiten und andere Störungen zu kompensieren, damit der Fahrer möglichst wenig Wank- und Nickbewegungen des Fahrzeuges erfährt. 

Das Labormodell besteht aus drei unterschiedlichen Massen, die vertikal angeordnet sind. Die oberste Ebene entspricht einem Viertel des Fahrzeug-Aufbaus und ist über zwei Federn mit der mittleren Ebene, der Rad-Ebene, verbunden. Zwischen diesen Ebenen befindet sich auch ein DC-Motor, der den Active-Suspensio-Mechanismus nachbildet. Die unterste Ebene stellt die Straße dar und ist wiederum über zwei Federn mit der mittleren Ebene verbunden. Um unterschiedliche Straßenprofile simulieren zu können, ist diese unterste Platte mit einem Motor ausgestattet.

Labormodell Zwei-Tank-System

Am Beispiel einer Füllstandsregelung für ein Tank-System wird das Konzept der Zustandsregelung einer nichtlinearen Regelstrecke durch Linearisierung um einen Arbeitspunkt an einem Labormodell erprobt. Ausgehend von einer experimentellen Parameterbestimmung für das nichtlineare mathematische Modell des Tank-Systems werden lineare Zustandsregler und erweiterte Zustandsreglerkonzepte (Zustandsregler mit Führungsgrößeneingang) entworfen und am Labormodell erprobt. Dabei wird besonderes Augenmerk auf die Reglergüte bezüglich Parametervariationen in der Strecke sowie auf aufgeschaltete Störgrößen gelegt.

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Institut für Regelungs- und Automatisierungstechnik
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