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Der Motion Trainer – eine innovative Lernumgebung für die Regelungstechnik

An der Hochschule Bochum wurde unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Michael Pohl mit dem Motion Trainer eine innovative Lernumgebung für die Regelungstechnik-Ausbildung entwickelt. Die Software-Basis für diese Lernumgebung bilden dabei unser blockorientiertes Simulationssystem BORIS und der Flexible Animation Builder FAB.

Eines der wichtigsten Themen in Systemdynamik ist das Verständnis für das Übertragungsverhalten linearer Single-Input-Single-Output-Systeme. Wenn eine Systemvariable geregelt werden muss, z. B. eine Temperatur, dann muss man wissen, in welcher Weise die Temperatur auf die Ansteuerung der Heizleistung reagiert. Gewöhnlich wird dies in der Zeitdomäne mit Differentialgleichungen oder in der Frequenzdomäne mit Übertragungsfunktionen beschrieben. Jedoch ist es meist hilfreich für das Verständnis dieser abstrakten Materie, eine vereinfachte Beschreibung durch die Verwendung der Sprungantwort zu nutzen.

Doch oft haben die Studierenden Verständnisschwierigkeiten aufgrund der Abstraktion und eines Mangels an Vorstellungsvermögen im Alltag. Oft sind auch mangelnde Kenntnisse in fundamentalen physikalischen Prinzipien der Grund. Nach 20 Jahren Lehrtätigkeit in der Regelungstechnik entstand so die Idee für ein Lehrmittel basierend auf Haptik und Visualisierung für lineare und nichtlineare Single-Input-Single-Output-Übertragungsverhalten.

Und das ist die Idee:

Zwei lineare elektrische Bewegungsachsen sind in Kontakt mit der linken und der rechten Hand des Studenten. Parallel zur Bewegung der Hände visualisiert ein zentraler Touchscreen das Verhalten eines bekannten Alltags-Beispiels. Zum Beispiel kann man die Federung eines Autos fühlen, die sich wie eine PT2-Übertragungsfunktion von der Bordsteinkante an der linken Hand zur Chassis-Schwingung an der rechten Hand verhält.

Der linke dieser Haltegriffe ist in der Lage, Kräfte zu erkennen und die Achse in Form einer Servo-Achse zu bewegen. Es ist daher möglich, den Handgriff entlang der Linearachsen ohne eine Kraft zu bewegen. Im Prozessorsystem werden die Bewegungen mit wählbaren Grundübertragungsverhalten auf dem zweiten Handgriff projiziert.

Die komplette Systembeschreibung können Sie hier herunterladen.

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Raspberry Pi & Arduino-Projekte

Im Downloadbereich finden Sie ab sofort kleinere Projekte auf Basis der beliebten Einplatinencomputer Arduino und Raspberry Pi, die in der Regel von unseren Praktikanten realisiert wurden. Die Downloads enthalten die erstellte Software sowie eventuelle Schaltbilder. Die Projekte werden in den meisten Fällen durch ein entsprechendes Demonstrations-Video erläutert.

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Video-Tutorials auf Facebook

Ab sofort starten wir auf unserer Facebook-Seite mit einer Reihe von Video-Tutorials, die in loser Folge zu unterschiedlichen Themengebieten erscheinen sollen. Den Anfang machen zwei Videos zu den Themen „Virtuelle Anlagenmodelle unter WinSPS“ und „Reglerentwurf nach Ziegler/Nichols mit der Regelungstechnik-Spielwiese“. Alle Videos finden Sie kurz nach der Veröffentlichung auf Facebook natürlich auch immer auf unserer Website.

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Gefällt mir: Unsere Facebook-Präsenz

Ab sofort finden Sie uns auch im sozialen Netzwerk facebook unter www.facebook.com/dr.kahlert. Abonnieren Sie unsere Seite doch einfach durch einen Klick auf den „Gefällt mir“-Button und Sie erfahren zukünftig automatisch und noch schneller von aktuellen Entwicklungen und Planungen unseres Hauses!

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Neuauflage „Crashkurs Regelungstechnik“

Gerade erschienen ist die 2. Auflage des Buches „Crashkurs Regelungstechnik“ aus dem VDE-Verlag. Sie wurde vollständig überarbeitet und um einige interessante Themenbereiche (u. a. Realisierung von Reglern und Numerische Optimierung) ergänzt. Selbstverständlich enthält auch die Neuauflage wieder eine Light-Version von WinFACT, mit der sich alle im Buch beschriebenen Beispiele nachvollziehen lassen.

Crashkurs Regelungstechnik, 2. Auflage, VDE Verlag

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Learning by Doing: Unsere Regelungstechnik-Spielwiese

Als Ergänzung oder Alternative zu unseren Regelungstechnischen Kompaktmodellen bieten wir mit unserer neuen Regelungstechnik-Spielwiese ein „All-in-One“-Kompaktmodell an, das über insgesamt sechs unterschiedliche Regelstrecken verfügt und damit eine Vielzahl von Experimenten erlaubt. Die Experimente werden auf einfache Weise wie bei einer realen Experimentierumgebung durch das Stecken von Jumpern konfiguriert. Ein Video zeigt Ihnen, wie es geht. Detaillierte Hinweise zum Leistungsumfang und den Preisen sowie eine Demo-Version finden Sie auf der entsprechenden Produktseite.

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Virtuelle Anlagenmodelle für Phoenix Contact / PC WORX

Unsere Virtuellen Anlagenmodelle sind nun auch für die Steuerungen der Firma Phoenix Contact unter der Programmierumgebung PC WORX verfügbar. Die Kommunikation zwischen den Modellen und der Steuerung findet dabei über den mit PC WORX gelieferten AX OPC Server 3.0 statt. Eine Demoversion mit zwei Modellen steht zum Download zur Verfügung.

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Virtuelle Anlagenmodelle für SimSoft-Tools

Ein Teil unserer Virtuellen Anlagenmodelle ist nun auch für die Tools der Firma SimSoft verfügbar. Dies betrifft:

Die entsprechenden Demo-Versionen (incl. unserer Anlagenmodelle) können auf der Download-Seite von SimSoft heruntergeladen werden.

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TwinCAT-Treiber / Virtuelle Anlagenmodelle unter TwinCAT

Für die SPS-Entwicklungsumgebung TwinCAT der Firma Beckhoff bieten wir nunmehr einen Treiber auf Basis von ADS (Automation Device Specification) an, der aus BORIS heraus den Zugriff auf sämtliche Programmvariablen gestattet. Der Treiber erlaubt sehr kurze Zugriffszeiten und eine komfortable I/O-Konfigurierung per Drag & Drop.

Zeitgleich sind unsere Virtuellen Anlagenmodelle jetzt auch mit TwinCAT-Schnittstelle verfügbar. Eine Demo-Version mit einem Anlagenmodell (Hebevorrichtung) zum kostenlosen Download finden Sie hier.

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Virtuelle Anlagenmodelle unter CODESYS V3.5

Unsere Virtuellen Anlagenmodelle sind nun auch für die aktuelle Version V3.5 der herstellerübergreifenden SPS-Entwicklungsumgebung CODESYS verfügbar. Mit Hilfe der mit CODESYS ausgelieferten Soft-SPS oder dem preisgünstigen Raspberry Pi als Target-SPS ist eine Nutzung der Modelle damit praktisch ohne zusätzliche Investitionen möglich, da CODESYS selbst frei verfügbar ist. Ein Video zeigt, wie’s geht …