Ball-and-Plate Plattform (aka Kugelwippe)

Hallo Tom,

vielen, lieben Dank für deine Hilfsbereitschaft!
Der aktuelle Stand ist der, dass ich den ersten Prototypen meiner instabilen Plattform konstruktiv fertig gestellt habe. Es fehlt also noch der Entwurf eines Reglers und die Implementierung dessen auf dem Arduino.
Ich hänge diesem Post mal ein paar Fotos an, die den momentanen Stand des Projekts zeigen.
Da ich die Arbeit selbst finanzieren muss, hatte ich auf möglichst günstige Bauteile aus China zurück gegriffen. Diese bereiten mir im Moment aber sehr viele Probleme (Aufschwingen der Plattform durch viel Spiel in den Gelenken etc.).
Zu meinem Bachground:
Ich studiere Maschinenbau, mit dem Schwerpunkt Mechatronik. Bin also kein "gelernter" Regelungstechniker, weswegen mir ein kleiner Denkanstoß in diesen Bereich bestimmt weiter helfen würde :)
Daher nehme ich dein Angebot gerne an und schicke dir meine Mailadresse per PN.
Die Quellenangabe ist selbstverständlich und würde meinerseits eingefügt werden, wenn ich auf deine Arbeit zurückgreife.
Danke schon mal vorab für deine Unterstützung!

Viele Grüße,

Markus

Das sieht doch schonmal ganz ordentlich aus. Den Link zur Dropbox solltest du bekommen haben.
Viel Erfolg noch bei deiner Abschlussarbeit.

Hab ich bekommen, danke dir. Großen Respekt an dich für diese, wie ich finde sehr gelungene Abschlussarbeit!

Falls ich dir noch ein paar Tips mit auf den Weg geben darf:

1. Versuche zuerst mal nur den Sensor für die Kugelposition in Betrieb zu nehmen, den Rest kannst du hinten anstellen. Dazu bietet es sich an ein Koordinatensystem zu erstellen und auszudrucken, damit du ein paar Referenzpunkte hast um die Messungen zu validieren und den Sensor zu kalibrieren. Wie du siehst habe ich mich letztendlich dazu entschieden mein KS auf Klarsichtfolie zu drucken und in den fertigen Aufbau zu integrieren. Bild hängt unten an. Meinen Code für den Sensor kannst du übrigens nicht verwenden, der funktioniert nur für 4-/8-Wire Sensoren, deiner ist soweit ich das erkennen kann ein 5-Wire.
2. Wenn der Sensor läuft geht es weiter mit einem Code um den Plattenneigungswinkel zu steuern. Da du deine Neigungswinkel unabhängig voneinander durch zwei Servos steuerst sollte das deutlich einfacher laufen als in meiner Arbeit.
3. Wenn o.g. Punkte erfüllt sind ist der Regler auch kein Hexenwerk mehr, der bekommt die Regeldifferenz aus Sollwert und der Positionsmessung aus Punkt 1 als Eingangsgröße und liefert dir den Plattenneigungswinkel für Punkt 2 als Ausgangsgröße. Das ganze zweimal, jeweils für die X- und die Y-Richtung. Ob du dir den Regler selber schreibst oder eine Library verwendest bleibt dir überlassen.

Bild hier   Bild hier  

Hey Tom,

vielen Dank dir für die Tipps...sind auf jeden Fall sehr hilfreich :)
Was mich noch interessieren würde:
Wie sah denn deine Vorrichtung zur Servokalibrierung aus?
Ich habe mir nämlich auch ewig Gedanken darüber gemacht, wie ich ich die Kalibrierung am besten durchführe, habe aber bis dato nur nach Augenmaß kalibriert.
Das Andere was ich mich gefragt habe...ist denn der Abgriff der Spannung U_pot unbedingt notwendig?
Ist es nicht möglich, das ganze so zu lösen, dass wenn ich dem Servo einen Soll-Winkel vorgebe, der Ist-Winkel nach einer kurzen Verzögerung (PT2) gleich der Soll-Winkel ist?
Ich muss dazu sagen, noch bin ich regelungstechnisch noch nicht so fit...sollte ich da was falsch verstehen, nimm's mir nicht übel ;)
Gruß Markus

Hallo Makkeysn,

Zitat:

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Wie sah denn deine Vorrichtung zur Servokalibrierung aus?

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so

Zitat:

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Das Andere was ich mich gefragt habe...ist denn der Abgriff der Spannung U_pot unbedingt notwendig?

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Nein, den Spannungsabgriff U_Pot brauchst du nicht, ich fand es einfach nur interessant eine Möglichkeit zu haben die tatsächliche Servoposition auslesen zu können.

Zitat:

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Ist es nicht möglich, das ganze so zu lösen, dass wenn ich dem Servo einen Soll-Winkel vorgebe, der Ist-Winkel nach einer kurzen Verzögerung (PT2) gleich der Soll-Winkel ist?

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Kann man so machen, ich habe mein Modell ähnlich angenähert. Ganz exakt ist das allerdings nicht.

Zitat:

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so

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Sehr schön gelöst, gefällt mir!

Zitat:

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Nein, den Spannungsabgriff U_Pot brauchst du nicht, ich fand es einfach nur interessant eine Möglichkeit zu haben die tatsächliche Servoposition auslesen zu können.

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Alles klar. Ich werde nur mit der Näherung arbeiten. Das sollte für meinen Zweck ausreichend sein.
Bin ja sehr gespannt, ob ich das System zum Laufen bekomme.

Schönen Abend und Danke nochmal!

Zitat:

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Zitat von Urinstein

Falls ich dir noch ein paar Tips mit auf den Weg geben darf:

1. Versuche zuerst mal nur den Sensor für die Kugelposition in Betrieb zu nehmen, den Rest kannst du hinten anstellen. Dazu bietet es sich an ein Koordinatensystem zu erstellen und auszudrucken, damit du ein paar Referenzpunkte hast um die Messungen zu validieren und den Sensor zu kalibrieren. Wie du siehst habe ich mich letztendlich dazu entschieden mein KS auf Klarsichtfolie zu drucken und in den fertigen Aufbau zu integrieren. Bild hängt unten an. Meinen Code für den Sensor kannst du übrigens nicht verwenden, der funktioniert nur für 4-/8-Wire Sensoren, deiner ist soweit ich das erkennen kann ein 5-Wire.
2. Wenn der Sensor läuft geht es weiter mit einem Code um den Plattenneigungswinkel zu steuern. Da du deine Neigungswinkel unabhängig voneinander durch zwei Servos steuerst sollte das deutlich einfacher laufen als in meiner Arbeit.
3. Wenn o.g. Punkte erfüllt sind ist der Regler auch kein Hexenwerk mehr, der bekommt die Regeldifferenz aus Sollwert und der Positionsmessung aus Punkt 1 als Eingangsgröße und liefert dir den Plattenneigungswinkel für Punkt 2 als Ausgangsgröße. Das ganze zweimal, jeweils für die X- und die Y-Richtung. Ob du dir den Regler selber schreibst oder eine Library verwendest bleibt dir überlassen.

Bild hier   Bild hier  

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Hallo,

erstmal Glückwunsch, die Videos können sich echt sehen lassen!

Ich bin auch gerade an der Uni an einem ähnlichen Projekt dran.
Hast du zur Aufbereitung der Daten noch einen Filter verwendet (Kalman z.B.) und wie genau hast du den Regler ausgelegt?
Kannst du mir deine Arbeit auch per Mail schicken?

Beste Grüße und einen schönen Abend
Martin