Inverses Pendel
Das Inverse Pendel ist ein gern genutztes Lehrbeispiel für ein Regler-Prototypensystem. Im Gegensatz zu Hardware-in-the-Loop (HiL) wird nicht die Regelstrecke simuliert, sondern der Regler selbst. Für den Versuch wird ein Pendel auf einem Schlitten mit Linearantrieb drehbar aufgehängt (1 Freiheitsgrad, um 360° vertikal drehbar). Im Ruhezustand hängt das Pendel senkrecht nach unten.
Aufgabe
Das Pendel soll zunächst in Schwingung versetzt werden, sich bis zum Überschlagpunkt aufschwingen und anschließend senkrecht stehend ausbalanciert werden. Als Eingangsgrößen stehen für den Regler zur Verfügung: der Winkel des Pendels (erfasst durch einen Winkelgeber) und die Position des Schlittens auf der Linearachse (erfasst durch einen Positionsgeber).
Lösung:
Das Compact-HiL-System mit der Simulationsumgebung SCALE-RT steuert über einen Verstärker den Linearantrieb. Ausgegeben werden die Beschleunigung des Schlittens und dessen Fahrtrichtung (nach links oder nach rechts).
Im Aufschwingmodus wird das Pendel durch Rechts- und Linksbewegungen zum Schwingen angeregt. Kurz bevor es den Überschlagpunkt erreicht, geht der Regler in den Stabilisierungs- oder Balanciermodus.
Interessenten aus Forschung und Lehre erhalten auf Anfrage weitere Infos zum Versuchsaufbau.
