Schlüsselwort: Lageregelung

Regelung einer stabilisierten Plattform für Film- und Fernsehkameras

Regelung einer stabilisierten Plattform für Film- und Fernsehkameras von Königseder, Franz
Bei der Aufnahme von Film- und Videosequenzen wird als Stilmittel häufig eine bewegte Kameraführung eingesetzt, welche eine Stabilisierung der Kamera zur Unterdrückung von unerwünschten Bewegungen voraussetzt. In dieser Arbeit wird zur Stabilisierung einer dynamisch bewegten Kamera ein tragbares, aktiv geregeltes Trägersystem bestehend aus einer dreiachsigen Aufhängung vorgestellt. Die Problemstellung besteht in dem mechatronischen Entwurf einer geeigneten Aktorik, Sensorik und Regelung des Systems. Als Grundlage für diese Aufgaben wird zuerst die Kinematik des Systems modelliert, eine Lösung der inversen Kinematik angegeben und die Bewegungsgleichungen hergeleitet. Danach wird die Aktorik auf Basis von Messergebnissen eines Antriebs mit Riemengetriebe und eines Direktantriebs festgelegt. Die Aufgabenstellung im Bereich der Sensorik besteht in der Messung der Orientierung mittels Inertialsensoren. Es wird ein Sensorkonzept bestehend aus zwei, an unterschiedlichen Stellen angebrachten inertialen Messeinheiten erstellt und es werden Kalman-Filter zur Fusion der Messdaten entworfen. Nach einem Vergleich der Messergebnisse von drei verschiedenen Kalman-Filtern wird deren Tauglichkeit in dem betrachteten System geprüft. Zum Abschluss wird eine Regelung des Systems entworfen, deren Ziel die Ausrichtung der Kamera in einer vorgegebenen Orientierung ist. Die Regelung ist dabei in der Lage, durch Bewegungen des Bedieners verursachte Störungen der Orientierung der Kamera zu kompensieren. Es wird eine Regelungsstrategie vorgestellt, welche eine Vorsteuerung zur Störgrößenkompensation und eine Fehlerregelung der Orientierung der Kamera aufweist. Diese Regelung wird in einem Versuchsaufbau implementiert und anhand der resultierenden Messergebnisse bewertet.
Aktualisiert: 2020-01-28
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Modellgestützte automatisierte Reglerauslegung für elektromechanische Antriebssysteme

Modellgestützte automatisierte Reglerauslegung für elektromechanische Antriebssysteme von Henke, Benjamin
In der Automatisierungs- und Handhabungstechnik werden elektromechanische Antriebe in großer Zahl für Positionieraufgaben eingesetzt. In der industriellen Praxis werden diese Antriebe meist mit einer Positionsregelung betrieben, die in diesem Kontext auch als Lageregelung bezeichnet wird. Die Auslegung der Lageregelung muss dabei auf die Komponenten des Antriebs abgestimmt werden, was vom Anwender Zeit und Erfahrung verlangt. Abhilfe kann hier eine automatisierte Reglerauslegung schaffen, die einen automatischen Auslegungsalgorithmus zur Bestimmung der Reglerparameter nutzt. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der modellgestützten, automatisierten Reglerauslegung für elektromechanische Antriebssysteme. Das Ziel ist dabei die Entwicklung einer rein modellgestützten, optimierungsbasierten und vollständig automatisierten Auslegung einer Lageregelung in der industriell überwiegend eingesetzten PI-Kaskadenstruktur. Dazu werden zunächst Komponentenmodelle für verschiedene Motoren sowie für Linearachsen mit Spindel und Zahnriemenantrieb zusammengestellt und experimentell validiert. Diese werden dann zu einem Modell des Gesamtsystems inklusive Strom- und Lageregelung erweitert. Basierend auf diesen Modellen werden Auslegungskriterien zur Beschreibung des gewünschten Regelkreisverhaltens formuliert. Das Ziel der Auslegung ist dabei ein gutes Störverhalten des geschlossenen Lageregelkreises bezüglich Eingangsstörungen. Die optimalen Reglerparameter werden anschließend über eine numerische Optimierung bestimmt. Durch die durchgängige Verwendung modellgestützter Methoden ist so eine automatisierte Reglerauslegung möglich, die vollständig ohne Messungen bei der Inbetriebnahme auskommt.
Aktualisiert: 2019-12-12
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