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Lehrende: Dr. Karl-Peter Jäker; Prof. Dr. Ansgar Trächtler
Veranstaltungsart:
Vorlesung
Orga-Einheit: Maschinenbau
Anzeige im Stundenplan:
EZS HIL
Semesterwochenstunden:
2
Unterrichtssprache:
Deutsch
Min. | Max. Teilnehmerzahl:
- | -
Voraussetzungen und Empfehlungen:
Regelungstechnik, Digitale Steuerungen und Regelungen
wünschenswert: Modellbildung und Simulation II
Ziel der Veranstaltung:
Vorlesung:
Aufbauend auf den Inhalten der Vorlesungen "Regelungstechnik" und "Digitale Steuerungen und Regelungen" sollen die Aspekte der Simulation unter Echtzeitbedingungen behandelt werden. Die Besonderheiten einer Echtzeitsimulation werden anhand realer Hardware-in-the-Loop (HIL)-Prüfstände analysiert, die zur Erprobung neuer Aktoren oder zum Test von Steuergeräten eingesetzt werden. Neben den spezifischen Besonderheiten und Effekten digitaler Echtzeitsysteme (z.B. Aliasing, Quantisierung und optimale Diskretisierung) wird auch die Modellierung und Auslegung der für einen HIL-Prüfstand notwendigen Anregungs- bzw. Belastungsaktoren (E-Motoren, Hydraulikzylinder etc.) behandelt.
Hardware-in-the-Loop Praktikum:
Aufbauend auf den Inhalten der Vorlesungen "Regelungstechnik", "Digitale Steuerungen und Regelungen" und "Echtzeitsimulation", sollen die Aspekte der Regelung und Echtzeitverarbeitung an einem Prüfstand erprobt bzw. demonstriert werden; ein spezieller Hardware-in-the-loop-Prüfstand steht zur Verfügung. Da moderne HIL-Prüfstände am Lehrstuhl für Regelungstechnik und Mechatronik auch zur Erprobung neuer Aktoren eingesetzt werden, sind neben den spezifischen Besonderheiten und Effekten digitaler Echtzeitsysteme, wie z. B. Aliasing, Quantisierung und optimale Diskretisierung, auch die Anforderungen an Aktoren (E-Motoren, Hydraulikzylinder etc.), die das auf einem HIL-Prüfstand zu testende System belasten, Gegenstand des Praktikums. .
Zielgruppe:
Studierende der Studienrichtungen Maschinenbau, Ingenieurinformatik, Wirtschaftsingenieurwesen, Technomathematik und Informatik
Inhalt:
Vorlesung:
1. Komponenten eines HIL-Prüfstandes
- Echtzeitsystem (z. B. dSPACE), Aktorik, Messtechnik etc.
2. Komponenten eines Echtzeitsystems
- Schnittstellen zum Prüfstand: A/D-, D/A-Wandler, Digital-I/O, Digitale und analoge Filter, CAN-Bus, PWM
- Regel-/Steueralgorithmus: Diskretisierung, numerische Integrationsverfahren
3. Aktoren für einen HIL-Prüfstand
- Anforderungen an die Aktorik: Bandbreite, Leistung, Ankopplung an Echtzeitsystem etc.
- Elektromotoren und hydraulische Aktoren
4. Analoge und diskrete Signalverarbeitung
- Aliasing, Bandbreite, Phase, Stabilität, phasenfreie Messung
Hardware-in-the-Loop Praktikum:
- Messungen typischer Effekte digitaler Systeme
- optimale Realisierung von digitalen Reglern und Filtern
- Modellierung und Realisierung eines Hardware-in-the-Loop (HIL) Prüfstandes
Ansprechpartner:
Dr.-Ing. Karl-Peter Jäker
Literatur:
Otto Föllinger: Regelungstechnik.
Otto Föllinger: Lineare Abtastsysteme.
Script zur Vorlesung "Digitale Steuerungen und Regelungen"
Weitere Literatur siehe Vorlesungsmanuskript
Ergänzende Veranstaltungen:
Projektseminar Regelungstechnik und Mechatronik
Wichtige Hinweise:
Das Hardware-in-the-Loop Praktikum wird als Blockveranstaltung am Anfang der Semesterferien angeboten.
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