PowerPoint-µController
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Balance Akt Gruppe – Balance Akt Methodisches Konstruieren – µ-Computer Studentische Projektarbeit 2 Ziel dieser Projektarbeit ist die Lösung eines mechatronischen Problems durch teamorientiertes Christophe Brenner Sebastian und ingenieurmäßiges Vorgehen. Michael Brust Jürgen Luther Marko Feldić Produkt Ortlechner Delphine -Mengus Präsentation 13.02.2004 Sascha Meffert Aufgabenstellung Mit Hilfe eines mechatronischen Systems soll eine Kugel auf einer ebenen Platte balanciert werden. Anfangs ist die Platte geneigt und die Position der Kugel auf der Platte beliebig. Die Platte wird über Stellantriebe so geneigt, dass die Kugel in einen fest definierten Endbereich rollt und dort balanciert wird. Dieser Endbereich kann vom Endbenutzer nicht variiert werden. Gruppe 2 Labor Mikrocontroller Projekt – Balance Akt 13.02.2004 Funktionsprinzip Gruppe 2 Labor Mikrocontroller Projekt – Balance Akt 13.02.2004 Teilaufgaben Mechanik – Mechanischer Aufbau Kamera- Sensorik & Datenverarbeitung Regelung & Regelungselektronik Motorenansteuerung & Leistungselektronik Projekt – Dokumentation Gruppe 2 Labor Mikrocontroller Projekt – Balance Akt 13.02.2004 Kamera- Sensorik Übersicht • FireWire – Kamera mit Software NEUROCHECK • µ - Controller • ADDA - Wandlerkarte Gruppe 2 Labor Mikrocontroller Projekt – Balance Akt 13.02.2004 Blockschaltbild 80585-Karte Port 0 Low-Byte-Adresse / Datum AdressLatch PC1 Low-Byte-Adresse FireWire Kabel Eprom ALE 80535 Port 2 J2 J3,8 High-Byte-Adresse 1394-Video Kamera Microcontroller CE OE VAGND VAREF Port 1 AN Port 6 PSEN RAM Port 5 Port 4 Port 3 J1 WR / P3.6 Serielle Schnittstelle CS OE WE A15 RD / P3.7 AdressLogik J 4 ,5 ,6 ,7 RxD / P3.0 TxD / P3.1 Steckerleiste P1.1 P1.2 P1.3 P3.2 P3.3 PC V24T reiber PC P3.4 R2OUT / P1.4 T1 T2 T3 L1 L2 L3 T asten / Leuchten Steckerleiste Serielles Kabel V24T reiber T2IN / P4.7 Serielles Kabel PC2 Serielle Schnittstelle Istwert Lageregler (Spannungsbereich 0 – 2.55V) Sollwert Winkelregler Y (Spannungsbereich 0 – 2.55V) ADDA-Karte Gruppe 2 Labor Mikrocontroller Projekt – Balance Akt 13.02.2004 Struktogramm NEUROCHECK Gruppe 2 Labor Mikrocontroller Projekt – Balance Akt 13.02.2004 NEUROCHECK 0 x 255 Systemprotokoll Ergebnisausgabe Prüfprogramm Ergebnisausgabe 255 Kamerabild Gruppe 2 y Labor Mikrocontroller Projekt – Balance Akt 13.02.2004 Datenpaket • Beispiel: STX STX Gruppe 2 + + 2 5 3 1 1 . . 5 1 6 2 7 3 8 4 ETX Labor Mikrocontroller Projekt – Balance Akt ETX EOT 13.02.2004 Programmabläufe •Serielle Schnittstelle auslesen •Daten in internen Speicher schieben •Auslesen des Speichers und Integer wandeln •ascii2hex – Wandlung •Einzelne Zehnerpotenzen zusammenfügen •Im internen Speicher für die Regelung ablegen Gruppe 2 Labor Mikrocontroller Projekt – Balance Akt 13.02.2004 Haupt- Struktogramm Assembleranweisungen Programmbeschreibung Initialisierung allg. Konstanten und Variablen Initialisierung der Interuptvektoren Initialisierung für On-Chip-Peripherie Warteschleife, läuft bis Reset Empfangsinterrupt ausgelöst? Interrupt-Service-Routine INT2 Abfrage + Speicherung Auslese Regelung DA- Wandlung Programmende Gruppe 2 Labor Mikrocontroller Projekt – Balance Akt 13.02.2004 Regelung Übersicht • PD-Regler • Kaskadenregelung: – Innerer Regelkreis: Winkelregelung der Platte – Äußerer Regelkreis: Lageregelung der Kugel • Ersetzen einer Reglerplatine : Programmierung des Lagereglers in y- Richtung Gruppe 2 Labor Mikrocontroller Projekt – Balance Akt 13.02.2004 Blockschaltbild u LR٭ WR ٭ Istwert DAWandler Verstärker Stell- Strecke x glied Poti Kamera system Mikrocontroller ٭Lageregelung ٭Winkelregelung Gruppe 2 Labor Mikrocontroller Projekt – Balance Akt 13.02.2004 Reglerdimensionierung Istwert Ts Sollwert Ts RD C D 2 vorgeben RI 0,1* RD einstellen Ziel: Gruppe 2 Labor Mikrocontroller Projekt – Balance Akt 13.02.2004 Regleralgorithmus Reglerübertragungsfunktion: GPD(s) = K*(1 + TV*s/(TF*s+1)) Diskretisierung: uk= TF/(TF+TS)*uk-1 + K*(TS+TF+TV)/(TS+TF)*ek – K*(TF+TV)/(TF+TS)*ek-1 mit a1 = TF/(TF+TS), b0 = K*(TS+TF+TV) und b1 = K*(TF+TV)/(TF+TS) uk = a1*uk-1+ b0*ek- b1*ek-1 Gruppe 2 Labor Mikrocontroller Projekt – Balance Akt 13.02.2004 Die Programmierung • Programmiersprache: C oder Assembler ? Assembler, da Einbindung eines C-Programms sehr kompliziert • 8-Bit oder 16-Bit Werte ? 16-Bit Werte, da große Werte auftauchen können Programmierung entsprechender Arithmetik Gruppe 2 Labor Mikrocontroller Projekt – Balance Akt 13.02.2004 Struktogramm Regler Gruppe 2 Labor Mikrocontroller Projekt – Balance Akt 13.02.2004 Motorenansteuerung Übersicht • Entwicklung und Umsetzung der D\A Wandlung • Verstärkung der Steuersignale des Reglers Gruppe 2 Labor Mikrocontroller Projekt – Balance Akt 13.02.2004 Struktugramm DA Wandlung A auf 0 setzen Für welche Richtung muß der Sollwert des Winkelreglers gewandelt werden? X X- Coor in A- speichern Y P4.0 selektieren (wandler DA.0) Y- Coor in A speichern A mit P5 wandeln P4.1 selektieren P4.0 setzen A mit P5 wandeln P4.1 setzen RET Gruppe 2 Labor Mikrocontroller Projekt – Balance Akt 13.02.2004 Verstärker Gruppe 2 Labor Mikrocontroller Projekt – Balance Akt 13.02.2004 Platinenlayout Gruppe 2 Labor Mikrocontroller Projekt – Balance Akt 13.02.2004 Platine Gruppe 2 Labor Mikrocontroller Projekt – Balance Akt 13.02.2004 Produktpräsentation Gruppe 2 Labor Mikrocontroller Projekt – Balance Akt 13.02.2004 Dokumentation • Projekt – Dokumentation vom Prinzip bis zur Ausarbeitung nach VDI 2222. • Recherchen zum Stand der Technik sowie zu den Bauteilen • WEB-Dokumentation für MikrocomputertechnikLabor: • http://193.196.117.123/projekte/BalanceAkt Gruppe 2 Labor Mikrocontroller Projekt – Balance Akt 13.02.2004 • Unser Dank gilt allen Professoren und Mitarbeitern die uns bei dem Projekt unterstützt haben • Desweiteren danken wir der Firma ZF Sachs AG und der Firma Weber- Feinmechanik Gruppe 2 Labor Mikrocontroller Projekt – Balance Akt 13.02.2004 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Gruppe 2 Labor Mikrocontroller Projekt – Balance Akt 13.02.2004
