Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Regelkreis in einem Segway


von Dominik (Gast)


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Hallo,


Ich würde gerne wissen, ob jemand weiß wie ein Regelkreis in einem 
Segway bzw. einem anderen selbstbalancierendem Fahrzeug aussieht.

Dieser Regelkreis soll wenn möglich nur Grundglieder enthalten!

Wie wird das Selbstbalancieren möglich?

von MaWin (Gast)


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von Dominik P. (own8ge)


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Die Information von dir ist nicht schlecht, danke :)

Aber ich suche eigentlich den Aufbau eines solchen Regelkreises

von chick (Gast)


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Schon mal mit Regelungstechnik beschäftigt?

von Stefan (Gast)


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chick schrieb:
> Schon mal mit Regelungstechnik beschäftigt?

Na klar, er muss diese Aufgabe nächste Woche abgeben :-)

von Markus (Gast)


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Grundlegend reicht für ein inverses Pendel ein PD-Regler.

von Dominik P. (own8ge)


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PS:
brauch das für meine matura! (Fachspezifusche Themenstellung)

danke markus

von Udo S. (urschmitt)


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Dominik P. schrieb:
> brauch das für meine matura!
Und was hast du schon selbst gemacht?
Oder soll unten auf dem Deckblatt deiner Matura "by MaWin" stehen?

von Allewisser (Gast)


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Ich bin über die selbst ernannten Klugscheißer immer wieder erstaunt. 
Offensichtlich haben diese Gehirnakrobaten noch nie ein Buch oder 
sonstige Informationsquellen gebraucht. Sind mit allem Wissen quasi 
geboren worden. Klugscheißer eben.

Das im Internetzeitalter nicht nur Bücher sondern eben auch das Internet 
als Informationsquelle dient - und dazu gehört es auch Fragen zu stellen 
- haben diese Gehirnakrobaten noch nicht begriffen. Aber mal ganz im 
Ernst: Diese selbst ernannten Gehirnakrobaten sind nach meiner Erfahrung 
in Wirklichkeit die Schlechtesten!

von Michael H. (michael_h45)


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[ ] Du weißt, was das Wort "selbsternannt" bedeutet.

von Dominik (Gast)


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Wenn ich schon alle Informationen gefunden hätte würde ich hier nicht 
fragen!

von (ni)xda (Gast)


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Dominik schrieb:
> Ich würde gerne wissen, ob jemand weiß wie ein Regelkreis in einem
> Segway bzw. einem anderen selbstbalancierendem Fahrzeug aussieht.

So wie immer: Regler der Soll- und Istgröße entgegennimmt (Neigung) und 
damit die Motore ansteuert (vereinfacht gesagt).

Wenn du das einmal hast kannst du ja deinen Regler dimensionieren und 
fertig (zmd. für die Maturaarbeit sollte es reichen).

von Thomas K. (rlyeh_drifter) Benutzerseite


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Schau, das Problem ist, dass mit "Aber ich suche eigentlich den Aufbau 
eines solchen Regelkreises" keiner was anfangen kann - ist viel zu 
unspezifisch. Darum verweist dich jeder auf allgemeine Literatur usw.

Wahrscheinlich suchst du etwas der folgenden:
http://de.wikipedia.org/wiki/Kaskadenregelung
http://de.wikipedia.org/wiki/Beobachter_(Regelungstechnik)

aber ich konnte das jetzt auch nur raten, hilf uns dir zu helfen ;-)

von Dominik (Gast)


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Danke!

von koocky (Gast)


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Vom Prinzip her ist es ein inverses Pendel.
Sehr gut beschrieben ist es unter anderem auf folgender Seite:

http://www.htw-dresden.de/fakultaet-elektrotechnik/labore/automatisierungstechnik/invertiertes-pendel/details.html

In der Leiste links, findest du dann weitere Unterpunkte.

Viel Erfolg !

von Dominik (Gast)


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Danke!

von Udo S. (urschmitt)


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Dominik schrieb:
> Wenn ich schon alle Informationen gefunden hätte würde ich hier nicht
> fragen!

Du hast von MaWin kompetente und schnelle Infos gekriegt wo man 
weiterlesen muss. Nicht mal 10 Minuten später !!!! hast du folgende 
Aussage getroffen:

Dominik P. schrieb:
> Die Information von dir ist nicht schlecht, danke :)
>
> Aber ich suche eigentlich den Aufbau eines solchen Regelkreises

Du warst also zu faul dir die Links auch nur anzusehen!

Allewisser schrieb:
> ffensichtlich haben diese Gehirnakrobaten noch nie ein Buch oder
> sonstige Informationsquellen gebraucht.
Oh doch! Genau das! Ein Buch oder Informationsquellen. Die muss man aber 
lesen und sein Hirn benutzen um sie zu verstehen!

Allewisser schrieb:
> und dazu gehört es auch Fragen zu stellen
Und sich mit den Antworten auseinanderzusetzen. Aber das würde ja 
selberdenken bedeuten, abschreiben und sich alles 5 mal vorsülzen zu 
lassen ist viel einfacher.
Was bist du eigentlich für ein selbsterannnter! Alleswisser? Dann helf 
ihm doch aber du kannst ja ausser rumpöbeln nicht mal einen zusätzlichen 
Link anbieten! Noch nicht mal in der Lage zu guttenbergen?

Das wesentliche wurde gesagt inverses Pendel und PD Regler, der Rest ist 
Fleiss und Feinarbeit.

von Tommy (Gast)


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in einem Segway o.ä. sollte das ganze folgendermassen aussehen:

- min. 3 stufige Kaskadenregelung
- innerster Regekreis Ankerstromregelung (Istgrösse wird gemessen)
- nächster Kreis Drehmomentregler (Istgrösse aus Beobachter meist 2ter 
Ordnung)
- äusserter Kreis Lageregelung (Istgrössen aus Gyroskop und 
Beschleunigungssensoren)

Die Lagesollwerte werden dann noch überlagert mit den Sollwertvorgaben 
für die Bewegung in der Ebene. Meistens ist auch der äusserste Kreis 
einfach als Mehrgrössenregler gleichzeitig für Lage und Bewegung in der 
Ebene ausgelegt ...

von MaWin (Gast)


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> das Problem ist, dass mit "Aber ich suche eigentlich den Aufbau
> eines solchen Regelkreises" keiner was anfangen kann

Im Gegenteil, an seiner Frage merkt man schon sehr genau, daß er keine 
blasse Ahnung hat, kein Interesse am Thema, sondern die Antwort nur 
braucht weil sie jemand anders von ihm verlangt, und er nun die Arbeit 
von anderen Leuten machen lassen will, damit er selbst sich mit den 
Ergebnissen brüsten kann.

Willst du in deinem späteren Leben so einem den Weg geebnet haben ? 
Sicher nicht. Also bekommt er nur Antworten, die minimale 
Eigenintelligenz voraussetzen und selbst erarbeitet werden müssen - und 
wenn er selbst dafür zu faul und zu dumm ist, dann soll er die Antwort 
auch nicht auf dem Silbertablett serviert bekommen.

von Dominik P. (own8ge)


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Danke an Tommy


und ich habe schon alles gelesen was im Internet steht und mich intensiv 
dazu beschäftigt!

Dennoch habe ich nicht so eine gute Kenntnis von dem ganzen wie ihr!
wir haben 1x in der Woche Regelungstechnik und da wird nicht ins Detail 
gegangen. (Bedenkt ich bin noch in der HTL und nicht in der Uni usw.)
und ich bin nicht der hellste und versteh alles auf einmal!
ich habe hier nur gefragt ob das jemand kann!

Tommy konnte es!
Danke!
Die anderen Motzer sind mir scheißegal, denn auf eurer blödes Gelaber 
kann ich verzichten!

Ich habe mich mit meinem Thema schon lange beschäftigt und konnte im 
Internet nichts finden bzw. nicht sinnvolles herauslesen, da mir viele 
Basics noch fehlen!

von Günter (Gast)


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Hallo Dominik,

auf meiner Internetseite ist der Quellcode veröffentlicht:
http://www.gerold-online.de/cms/wheelie/mein-wheelie/quellcodes.html

2 Knackpunkte gibt es bei der Balanciererei:

1. Beschleunigungssensoren liefern unbrauchbare Lageinformationen. Diese 
müssen erst mit Hilfe des Gyros und eines PID oder Kalmanfilters erzeugt 
werden. Das ist aber noch nicht die Regelung, sondern nur die Erzeugung 
von brauchbaren Neigungsinformationen der Plattform.

2. Die Regelung selbst. Du wirst viel Theorie dazu finden wie Regelungen 
funktionieren, auch die Wirkungsweise und der theoretische Abgleich der 
Regelung (Sprungantwort). Wenn du dann irgendwas ausgerechnet hast und 
keinen groben Fehler machst wird das Ding auch balancieren. Es 
balanciert eigentlich immer irgendwie. Bohrst du tiefer, taucht immer 
öfter das Wort empirisch auf. Das ist nicht verwunderlich, schließlich 
willst du ja nicht nur ein inverses Pendel, sondern 2 inverse Pendel 
aufeinander! Da sich das obere Pendel nur langsam programmieren lässt, 
hat auch Segway verschiedene Abstimmungen für das untere Pendel 
eingebaut: Beginner bis Profi. Hinzu kommt noch die Trägheit des Systems 
die beeinflusst wird durch: Gewicht des Fahrers, Luftdruck der Reifen, 
Innenwiederstand der Batterie uvm..

Hier der entscheidende Teil meiner Regelung:
void algo(void)
 {
        //The I-Part of the Controller
     Drive_sum += tilt_angle;
     if(Drive_sum >  Drivesumlimit)Drive_sum = Drivesumlimit;    //you 
have to limit the I-Controller
     if(Drive_sum < -Drivesumlimit)Drive_sum = -Drivesumlimit; 
//Drive_sum max = 255*150

    Drivespeed =  (int)(tilt_angle * Parameter4 + Drive_sum * Parameter5 
/ 10);
 }
 tilt_angle ist die mit einem Kalmanfilter erzeugte Lageinformation. 
http://www.youtube.com/watch?v=eOmlB13yijU (man beachte die 
Sprungantwort!)

Drivespeed ist die Motor-PWM = Motorstrom = Drehmoment.
Drive_sum ist die Summe von tilt_angle, also der I-Teil der Regelung.
Tiltangle selber der P-Teil.
Hääääh? Also ein PI-Regler? Wieso das denn?

Hmmm, ist das richtig? Wenn ja warum? Du studierst, also sag du mir es.

von Maesi (Gast)


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Salü zusammen

Ich habe mich nie gross mit Regelungstechnik befasst. Aber so viel ich 
weis, bietet sich eine Fuzzy-Reglung für ein inverses Pendel an.

Wem ein einfaches Pendel zu einfach ist, für den gibt es die Dinger auch 
in zwei- oder gar dreifacher Ausführung ;)
http://www.acin.tuwien.ac.at/

von Günter (Gast)


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Hallo Maesi,

der 3-fach Pendel ist wirklich beeindruckend! Der Unterschied besteht 
darin, dass die Regelung stehts den Winkel der Pendel zueinander kennt 
und von einer optimalen und störungsfreien Lagerung der Gelenke ausgehen 
kann.

von TestX .. (xaos)


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Tommy schrieb:
> in einem Segway o.ä. sollte das ganze folgendermassen aussehen:
>
> - min. 3 stufige Kaskadenregelung
> - innerster Regekreis Ankerstromregelung (Istgrösse wird gemessen)
> - nächster Kreis Drehmomentregler (Istgrösse aus Beobachter meist 2ter
> Ordnung)
> - äusserter Kreis Lageregelung (Istgrössen aus Gyroskop und
> Beschleunigungssensoren)

kaskadenregelungen kann man für sowas vergessen, da die dinger viel zu 
langsam sind. selbst mit dynamischen vorsteuerungen bekommt man das 
nicht wirklich gut in den griff außer mit sehr sehr viel erfahrung...

@topic .. damit das ding wirklich brauchbar! und sicher! arbeitet 
brauchst du schon einen StateSpaceController bzw. eher 
NormOptimalControl.
dazu kommen noch eine IMU und viele weitere dinge..

was sollst du eigtl. konkret machen für dein matura ? soetwas übersteigt 
normalerweise den umfang einer diplomarbeit etechnik fachrichtung 
regelungstechnik.. ich fürchte du hast dir da etwas nicht realisierbares 
ausgesucht...

von Dominik (Gast)


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Hallo Günther
Ich muss den genauen Aufbau der Segqays beschreiben
Und den Regelkreis der den Segway stabil hält
Diesen Regelkreis soll ich beschreiben können!
Und wenn ich ihn verstehe tu ich mir dann natürlich leichter es dem 
Lehrer zu beschreiben!
Danke

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