Inverses Pendel - Technische Universität München

Weitere Magazine

Empfehlungen

Info

Praktikumsversuch Inverses Pendel5 VersuchsdurchführungFühren Sie bitte zunächst das MATLAB m-file setup lab ip02 sip.m aus. Achten Sievorher darauf, dass das Flag CONTROLLER TYPE auf MANUAL gestellt ist. Dieses m-File(re-)initialisiert alle Parameter des Pendels und des Wagens sowie benutzerspezifischeVariablen, welche von den Simulink-Diagrammen benötigt werden. Außerdem werden dieZustandsmatrizen ermittelt.5.1 Reglerentwurf und -simulationAufgabe 1. Schreiben Sie ausgehend von der Einführung des vorhergehenden Abschnittsein m-file, das es Ihnen ermöglicht, Rückführmatrix R und Vorfilter F zu berechnen. LegenSie als Startpunkt alle Pole des geschlossenen Regelkreises ungefähr in −7 (MATLAB-Befehl: place, kein Doppelpol erlaubt!)Abbildung 6: Simulink-Blockdiagramm zur Simulation des inversen PendelsÖffnen Sie das Simulink-Diagramm s sip SF.mdl. Sie sollten ein Diagramm ähnlich demin Abbildung 6 gezeigten erhalten. Nehmen Sie sich ein bisschen Zeit, sich mit dem Modellvertraut zu machen. Um die Simulation über den gesamten Rotationsbereich gültig zugestalten, wurde das IP anhand der zuvor bestimmten Bewegungsgleichung ohne lineareNäherungimplementiert. GehenSie sicher,dass dieParameter des Signalgenerator-Blocksrichtig eingestellt sind, um ein Rechtecksignal der Amplitude 1 und der Frequenz 0.2Hz zuerhalten. Hinweis: Es sollte beachtet werden, dass Führungsgröße und Regler so gewähltwerden, dass das System in dem Bereich bleibt, in dem die Linearisierung Gültigkeitbesitzt.12
Praktikumsversuch Inverses PendelAufgabe 2. Starten Sie Simulink, indem Sie Simulink in den MATLAB Workspaceschreiben. Vervollständigen Sie das Modell des geschlossenen Regelkreises in Simulink,indem Sie zwei Zustandsrückführungsregler mit Hilfe des ”Derivative“-Blocks aus der SimulinkContinuous Library einfügen, um die fehlenden Zustände zu generieren. VerwendenSie denselben Regler für das linearisierte Modell. Starten Sie die Simulation, indemSie Strg+T drücken. Die Ergebnisse können im Scope-Block eingesehen werden.Aufgabe 3. Lassen Sie die Simulation laufen, während Sie den Wert der ”Setpoint Amplitude“erhöhen und beobachten Sie den Effekt auf den Ausgang des Systems. Prüfen Sie,ob die Grenzwerte der Motorspannung erreicht werden, falls der Sollwert erhöht wird. Istdie Antwort des linearisierten Systems immer noch dieselbe wie die des nichtlinearen?Aufgabe 4. Was passiert, wenn Sie die Pole des geregelten Systems weit links der imaginärenAchse legen? Wie verändert sich das Einschwingverhalten? Prüfen Sie, ob dieGrenzwerte für die Motorspannung erreicht werden, falls die Pole weit nach links gelegtwerden. Wiederholen Sie dazu Aufgabe 3. Ist die Antwort des linearisierten Modells immernoch dieselbe wie für das nichtlineare System? Sollte der Regelkreis verlangsamt werden,falls der Sollwert vergrößert wird? Schlagen Sie einen geeigneten Wert für die Pole desgeschlossenen Regelkreises vor, so dass einerseits schnell genug, andererseits mit geringerAbweichung zwischen linearisiertem und nichtlinearem Modell geregelt wird. Es solltenauch die nicht berücksichtigten Modellparameter beachtet werden und ein ausreichenderAbstand zur Stellgrößenbegrenzung des Motors eingehalten werden.Da ein idealer Derivative-Block, der nicht realisierbar ist, ein System instabil und empfindlichgegenüber Messrauschen macht, soll der ideale Derivative-Block durch ein Systemzweiter Ordnung ersetzt werden. Während dabei einerseits die Dynamik der Differentiationbei tiefen Frequenzen angenähert werden soll, müssen andererseits hochfrequenteEingangssignale mit einer Steigung von −20 dB /dec gedämpft werden.Aufgabe 5. Ersetzen Sie die idealen Derivative-Blöcke des nichtlinearen Systems durch3948sdas System und starten Sie die Simulation, um den Fehler im Vergleich zums 2 +113.1s+3948linearisierten Modell mit idealen Derivative-Blöcken zu vergleichen. Verwenden Sie denTransfer Fcn“-Block aus der Simulink Continuous Library.”Frage 1. Erstellen Sie die Bode-Diagramme des idealen und des genäherten Derivative-Blocks, indem Sie die Befehle tf und bode verwenden. Was sind die Vorteile bei derVerwendung einer solchen Näherung? Bis zu welcher Frequenz ist die Näherung gültig?5.2 Echtzeitimplementierung und Online-Optimierung des ReglersZiele:• Implementierung eines Echtzeitreglers für das reale IP und Ansteuerung mit Hilfevon dSpace ControlDesk,• Gleichzeitige und parallele Simulation des geschlossenen Regelkreises, um die realenund simulierten Systemantworten vergleichen zu können.13
Seite 1 und 2: Technische Universität MünchenPra
Seite 3 und 4: Praktikumsversuch Inverses PendelIn
Seite 5 und 6: Praktikumsversuch Inverses PendelAb
Seite 7 und 8: Praktikumsversuch Inverses PendelAn
Seite 9 und 10: Praktikumsversuch Inverses Pendel4
Seite 11: Praktikumsversuch Inverses Pendel4.
Seite 19 und 20: Praktikumsversuch Inverses PendelDi

Inverses Pendel - Technische Universität München

Erfolgreiche ePaper selbst erstellen

Template löschen?

Als Template speichern?