Diese Studienarbeit beschäftigt sich mit der Systembeschreibung der Magnetischen Aufhängung MA400. Das betrachtete Regelsystem wird mit Hilfe einer Zustandsrückführung geregelt. Weiterhin wird dieses als kontinuierlich betrachtet und wurde nicht diskretisiert. Mit Hilfe von MatLAB wurden Simulationen durchgeführt und entsprechend dokumentiert. Alle Ergebnisse und Diagramme sind dokumentiert.
Inhaltsverzeichnis
- 1. Beschreibung des Systems
- 2. Herleitung der Gleichungen der Übertragungsglieder
- 2.1. Herleitung der Reglerstrecke
- 2.2. Herleitung des Stellgliedes
- 2.3. Herleitung des Wegsensors
- 3. Notwendigkeit einer Linearisierung
- 4. Modellierung des Systems im Matlab/Simulink
- 4.1. Einzelbetrachtung des Stellgliedes
- 4.2. Einzelbetrachtung der Regelstrecke
- 4.3. Einzelbetrachtung des Wegsensors
- 4.4. Einzeldarstellung der Komponenten (Stellglied, Regelstrecke, Wegsensor)
- 4.5. Zusammenschaltung des Systems ohne Regler
- 4.6. Zusammenschaltung des Systems mit dem Regler der Versuchsanleitung
- 5. Reglerentwurf
- 5.1. Optimierter Reglerentwurf nach dem Kompensationsverfahren
- 5.2. Simulation des entworfenen Reglers
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Projektarbeit befasst sich mit der Synthese von Regelkreisen am Beispiel einer magnetischen Aufhängung. Das Ziel der Arbeit ist es, das System der magnetischen Aufhängung zu analysieren, zu modellieren und einen optimalen Regler zu entwerfen.
- Modellierung eines nichtlinearen Systems
- Linearisierung mittels Taylor-Reihenentwicklung
- Reglerentwurf mit dem Kompensationsverfahren
- Simulation des Regelkreises im Matlab/Simulink
- Bewertung der Reglerperformance
Zusammenfassung der Kapitel
Kapitel 1: Beschreibung des Systems
Dieses Kapitel beschreibt den Aufbau der magnetischen Aufhängung. Das System besteht aus einem Rotor, der von einem Elektromagneten gehalten wird. Der Elektromagnet wird von einer Regelspule gesteuert, die wiederum von einem Regler angesteuert wird. Ein Wegsensor misst die Position des Rotors und gibt diese Information an den Regler weiter.
Kapitel 2: Herleitung der Gleichungen der Übertragungsglieder
Dieses Kapitel beschreibt die Herleitung der mathematischen Gleichungen, die die Dynamik der einzelnen Komponenten des Systems beschreiben. Die einzelnen Komponenten sind die Reglerstrecke, das Stellglied und der Wegsensor.
Kapitel 3: Notwendigkeit einer Linearisierung
Dieses Kapitel behandelt die Notwendigkeit der Linearisierung des Systems, da die Magnetkraft quadratisch vom Strom und dem Abstand des Rotors abhängt.
Kapitel 4: Modellierung des Systems im Matlab/Simulink
Dieses Kapitel beschreibt die Modellierung des Systems im Matlab/Simulink. Es werden die Einzelbetrachtungen der Komponenten und die Zusammenschaltung des Systems mit und ohne Regler behandelt.
Kapitel 5: Reglerentwurf
Dieses Kapitel beschäftigt sich mit dem Entwurf eines optimalen Reglers für die magnetische Aufhängung. Es wird das Kompensationsverfahren angewendet, um den Regler zu optimieren.
Schlüsselwörter
Magnetische Aufhängung, Regelkreis, Übertragungsglieder, Linearisierung, Modellierung, Matlab/Simulink, Reglerentwurf, Kompensationsverfahren, Simulation.
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- Dipl.-Ing. Jens Markusch (Autor), 2005, Systembeschreibung einer Magnetischen Aufhängung MA400 unter Verwendung von MatLAB, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/166166
