Die GANZE Regelungstechnik im Laborversuch – Eine einfach programmierbare und universell einsetzbare Hardware-Konsole für regelungstechnische Versuche

Abstract:
Laborversuche dienen in der Ingenieurausbildung der Vertiefung des Lehrstoffes und sind für viele Studierende essentiell für deren Verständnis. Komplexe Versuchsaufbauten können dabei die ganze Struktur eines Regelsystems abdecken und ermöglichen ein regelungstechnisches Erfahren. Allerdings stehen sie immer exemplarisch für nur ein zu regelndes System und erfordern von den Studierenden relativ wenig eigene Kreativität. Besser wäre es, wenn die Studierenden ein zu regelndes System mit allen Teilaspekten, wie Aktorik, Sensorik, Programmierung der Regelalgorithmen usw. eigenständig entwickeln könnten, nur reicht dafür die knapp bemessene Zeit in den Lehrveranstaltungen nicht aus. Es wurde eine Konsole für regelungstechnische Laborversuche entwickelt, mit deren Hilfe eine Vielzahl unterschiedlicher Versuchsaufbauten (z. B. Drehzahlregelung eines Elektromotors, magnetisches Schweben einer Kugel, Balancieren eines inversen Pendels) bedient werden kann. Die Programmierung erfolgt direkt von Simulink (Matlab/MathWorks), einer grafischen Oberfläche, mit welcher die Studierenden durch die Simulation von Regelkreisen ohnehin vertraut sind. Ein Einarbeiten in Mikrocontrollerprogrammierung kann entfallen. Ein breites Spektrum von regelungstechnischen Aufgaben kann somit im Laborversuch abgebildet werden: PID-Regelkreise und Kaskadenregelung, Regelung im Zustandsraum, Zustandsbeobachter, messtechnische Streckenidentifikation und nichtlineare Regelungstechnik.