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Sensorsystem für die Ermittlung der Feuchtigkeits- und pH-Wert-Verteilung in Einmalhygieneprodukten aus Papier

Ecer, Markus :
Sensorsystem für die Ermittlung der Feuchtigkeits- und pH-Wert-Verteilung in Einmalhygieneprodukten aus Papier.
TU Darmstadt, Institut EMK, FG MuST
[Bachelorarbeit], (2014)

Kurzbeschreibung (Abstract)

Diese Bachelorarbeit befasst sich mit dem Entwurf einer Positionsregelung für seriell elastische Stringaktoren. Stringaktoren eignen sich durch ihr hohes Verhältnis zwischen Leistung und Bauraum sehr gut für den Einsatz als Aktoren für ein bionisches Exoskelett. Sie besitzen des Weiteren ein sehr geringes Gewicht, was ein zusätzlicher Vorteil für die Anwendung in einem Exoskelett bietet. Am Stand der Technik ist zu erkennen, dass intensiv an der Umsetzung der Anwendung von Stringaktoren im Bereich der Medizintechnik gearbeitet wurde und aktiv an der Verbesserung der Stringaktoren geforscht wird. Zum Entwurf der Positionsregelung wird ein Modell des Stringaktors anhand Annahmen aus der Literatur entworfen. Die Stringaktormodelle aus der Literatur werden miteinander verglichen und an die Aufgabenstellung der Bachelorarbeit angepasst. Zur Validierung des Modells werden Messergebnisse aus der Literatur herangezogen. Nach einem Bewertungsverfahren von nichtlinearen Regelungsprinzipien wird mit Hilfe von MATLAB/Simulink ein Gain-Scheduling-Regler entworfen. Die Struktur dieser Regelung wird an das vorhandene Labormuster des Stringaktors angepasst. Es erfolgt eine simulative Evaluation des Stringaktors in der die Güte der Regelung ermittelt wird. Die Güteforderungen werden hinsichtlich der Regelabweichung und der Ausregelzeit von dem Gain-Scheduling-Regler eingehalten. Die Ausregelzeit liegt unter 2 Sekunden und es besteht keine Regelabweichung. Dadurch wird eine hohe Dynamik der Regelung erreicht. Die Sprungantworten zeigen allerdings mit einem Maximalwert von 33,2% der Überschwingweite eine deutliche Überschreitung der geforderten maximalen 5%. Die Ursachen dieser Überschreitung werden im Anschluss erläutert. Im Ausblick werden Möglichkeiten zur Reduzierung des Überschwingweiten aufgezählt. Trotz der hohen Überschwingweiten der Sprungantworten liefert die Regelung bei der Simulation einer sinusförmigen Trajektorie und einer Trajektorie mit linearen Steigungen sehr gute Ergebnisse. Es sind geringe Überschwingweiten von 0 bis 1%, keine Regelabweichungen und lediglich eine Verzögerung von 100 ms zum Anregungsverlauf vorhanden. Diese Ergebnisse sind für die beispielhafte Anwendung zur Positionierung eines Ellbogens sehr zufriedenstellend.

Typ des Eintrags: Bachelorarbeit
Erschienen: 2014
Autor(en): Ecer, Markus
Titel: Sensorsystem für die Ermittlung der Feuchtigkeits- und pH-Wert-Verteilung in Einmalhygieneprodukten aus Papier
Sprache: Deutsch
Kurzbeschreibung (Abstract):

Diese Bachelorarbeit befasst sich mit dem Entwurf einer Positionsregelung für seriell elastische Stringaktoren. Stringaktoren eignen sich durch ihr hohes Verhältnis zwischen Leistung und Bauraum sehr gut für den Einsatz als Aktoren für ein bionisches Exoskelett. Sie besitzen des Weiteren ein sehr geringes Gewicht, was ein zusätzlicher Vorteil für die Anwendung in einem Exoskelett bietet. Am Stand der Technik ist zu erkennen, dass intensiv an der Umsetzung der Anwendung von Stringaktoren im Bereich der Medizintechnik gearbeitet wurde und aktiv an der Verbesserung der Stringaktoren geforscht wird. Zum Entwurf der Positionsregelung wird ein Modell des Stringaktors anhand Annahmen aus der Literatur entworfen. Die Stringaktormodelle aus der Literatur werden miteinander verglichen und an die Aufgabenstellung der Bachelorarbeit angepasst. Zur Validierung des Modells werden Messergebnisse aus der Literatur herangezogen. Nach einem Bewertungsverfahren von nichtlinearen Regelungsprinzipien wird mit Hilfe von MATLAB/Simulink ein Gain-Scheduling-Regler entworfen. Die Struktur dieser Regelung wird an das vorhandene Labormuster des Stringaktors angepasst. Es erfolgt eine simulative Evaluation des Stringaktors in der die Güte der Regelung ermittelt wird. Die Güteforderungen werden hinsichtlich der Regelabweichung und der Ausregelzeit von dem Gain-Scheduling-Regler eingehalten. Die Ausregelzeit liegt unter 2 Sekunden und es besteht keine Regelabweichung. Dadurch wird eine hohe Dynamik der Regelung erreicht. Die Sprungantworten zeigen allerdings mit einem Maximalwert von 33,2% der Überschwingweite eine deutliche Überschreitung der geforderten maximalen 5%. Die Ursachen dieser Überschreitung werden im Anschluss erläutert. Im Ausblick werden Möglichkeiten zur Reduzierung des Überschwingweiten aufgezählt. Trotz der hohen Überschwingweiten der Sprungantworten liefert die Regelung bei der Simulation einer sinusförmigen Trajektorie und einer Trajektorie mit linearen Steigungen sehr gute Ergebnisse. Es sind geringe Überschwingweiten von 0 bis 1%, keine Regelabweichungen und lediglich eine Verzögerung von 100 ms zum Anregungsverlauf vorhanden. Diese Ergebnisse sind für die beispielhafte Anwendung zur Positionierung eines Ellbogens sehr zufriedenstellend.

Freie Schlagworte: Mikro- und Feinwerktechnik Elektromechanische Konstruktionen Positionsregelung Simulationsprogramm SIMULINK Linearantrieb Modellbildung
Fachbereich(e)/-gebiet(e): Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik
Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen
Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen > Mess- und Sensortechnik
Hinterlegungsdatum: 11 Jun 2014 06:07
Zusätzliche Informationen:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv Institut EMK. Anfrage über Sekretariate

Bibliotheks-Siegel: 17/24 EMKB1853

Art der Arbeit: Bachelorarbeit

Beginn Datum: 15-11-13 Ende Datum: 15-04-14

ID-Nummer: 17/24 EMK B1853
Gutachter / Prüfer: Werthschützky, Prof. Roland
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