Motivation:

Testen und vergleichende Analysen von Regelungskonzepten sind von zentraler Bedeutung für die Entwicklung und Validierung mechatronischer Systeme. Co-Simulationen des Experimentalsystem und seines digitalen Zwillings ermöglichen die Absicherung von Eigenschaften und Validierung von Reglern und Modellen unter realistischen Bedingungen.

Experimentalsystem:

Der mechanische Aufbau besteht aus einer Glasplatte und einem Ball (Stahlkugel). Die Platte kann durch zwei Servos horizontal geneigt werden, um die Bewegung des Balles zu steuern. Die Position des Balles wird über eine Intel Real Sense Kamera getrackt.  Das Ziel des Ball-on- Plate Systems ist es, den Ball in einer bestimmten Position auf der Platte, oder entlang einer Referenztrajektorie zu stabilisieren, indem die Neigung der Platte kontinuierlich angepasst wird. Der Regler berechnet basierend auf Abweichung des Balls von der gewünschten Position die Stellgrößen der Servos zur Neigung der Platte. Das Ball-On-Plate System ist ein Beispiel für eine instabile Strecke, welche bei unzureichender Regelung zu unkontrollierten Bewegungen des Balls führt.

Zielsetzung:

Der Ball-On-Plate Demonstrator ermöglicht Studierenden in den Bereichen Robotik, Automatisierung und Regelungstechnik die praktische Erkundung einfacher und fortgeschrittener Regelungskonzepte wie Beispielsweise der modellprädiktiven Regelung.  Es bietet Studierenden im Rahmen von Praktika erste Erfahrungen in der Regelungstechnik zu sammeln und diese in späteren Projekt- und Abschlussarbeiten zu vertiefen.