Labor Mechatronische Antriebe

Prof. Dr.-Ing. Rolf Roskam

Im Labor „Mechatronische Antriebe“ lernen Studierende die Konzeption und Inbetriebnahme mechatronischer Antriebssysteme. Bei mechatronischen Antriebssystemen handelt es sich um eine Mechanik, die über Sensoren erfasst und über einen Antrieb verfahren wird. Beispiele hierfür sind Antriebe von Elektrofahrzeugen, Leuchtweitenverstellung oder Fensterheber im Fahrzeug, Proportionalventile usw..

Zum Verständnis und Analyse des mechatronischen Systems wird zunächst eine Simulation in Matlab/Simulink erstellt. Anschließend wird das Modell durch Vergleich mit Messungen am realen System validiert. Die bei mechatronischen Antrieben erforderliche Regelung von Strom, Position, Kraft oder Geschwindigkeit wird zunächst in der Simulation entwickelt und getestet, bevor dieses als Rapid-Control-Prototyp (RCP) am realen System implementiert wird.

 

Abbildung 1: Typischer Versuchsaufbau im Labor Mechatronische Antriebe

 

Zur Vermessung und Rapid-Control-Prototyping wird ein, in einem Forschungsprojekt entwickeltes Werkzeug „OSiS“ verwendet, welches anstatt auf Matlab/Simulink auf dem kostenlosem Scilab/XCOS basiert. Als RCP-Hardware wird das ebenfalls selbstentwickelte RESClab verwendet.

Am Ende der Lehrveranstaltung wird ein Versuchsaufbau als Prüfungsleistung in Form einer Projektarbeit (Simulation, Validierung, Regelung Strom/Weg/Winkel in Simulation und RCP-Praxis, Präsentation und Diskussion) in Betrieb genommen.

Im Unterschied zu klassischen Laboren ist das Labor „Mechatronische Antriebe“ als „Mobiles Labor“ konzipiert. Die für die Versuche notwendigen Geräte werden in einer EuroBox (40x30x20cm) in einem abschließbaren Regal gelagert. Insgesamt stehen 35 „ Mobile Labore“ zur Verfügung, so dass jeder Studierende ein separaten Versuchsaufbau nutzen kann. Das „Mobile Labor“ kann von den Studierenden ausgeliehen werden und sowohl in der Hochschule während des Präsenzunterrichts als auch zu Hause für Übungsaufgaben genutzt werden. Der Zugang zum Regal ist über die Ostfalia-Card 24/7 möglich. Die erforderlichen SW-Werkzeuge zur Entwicklung stehen kostenfrei zur Verfügung und können auf dem eigenen Rechner installiert werden. Steht kein eigener Rechner zur Verfügung, können bis zu 20 Laptops ausgeliehen werden.

Für studentische Arbeiten (Projektarbeit, Studien-/Bachelor-/Masterarbeit) sehen in diesem Labor zusätzlich ein EKart, ein zugehöriger HiL-Prüfstand, ein Doppelarm-Plotter sowie eine servohydraulische Achse mit elektrotrohydraulischer Verstellpumpe als mechatronisches Antriebssystem zur Verfügung.

 

Abbildung 2: EKart mit mechatronischem Hauptantrieb

 

Abbildung 3: Doppelarm-Scara-Plotter als Demonstrator für hochdynamische Kombinationsantriebe

 

Abbildung 4: Servohydraulische Achse mit elektrohydraulischer Verstellpumpe