Steuer- und Regelungstechnik Der Würfel, der beim Lernen hilft

Präsentierten den Quanser QUBE-Servo auf der Messe Sensor + Test: Dipl.-Ing. Michael Dams, Geschäftsführer und Director Central Europe bei National Instruments (links) und Dipl.-Ing. Jan Wagner, Regional Product Engineer.
Präsentierten den Quanser QUBE-Servo auf der Messe Sensor + Test: Dipl.-Ing. Michael Dams, Geschäftsführer und Director Central Europe bei National Instruments (links, deutet auf das senkrechte Pendel) und Dipl.-Ing. Jan Wagner, Regional Product Engineer.

Ein hochinteressantes Produkt für die Aus- und Weiterbildung im Steuerungs- und Regelungstechnik-Bereich gibt es jetzt bei National Instruments: den Quanser QUBE-Servo. Die DC-Servomotor-Hardware ist an das universelle I/O-System MyRIO angeschlossen und arbeitet unter der LabVIEW-Software. Auf der Sensor + Test war das Konzept zu sehen.

Da Steuer- und Regelsysteme in der Industrie immer komplexer werden, hat die Lehre der Steuerungs- und Regelungstechnik einen hohen Stellenwert. Die Ausbildung hierbei ist also sehr wichtig. Dabei helfen soll der "QUBE", ein Bürsten-DC-Servomotor, der an die universelle I/O-Box myRIO angeschlossen wird und der ergänzt wird um eine Trägheitsscheibe für grundlegende Konzepte wie PID-Regelung und um ein invertiertes Pendel für fortgeschrittene Konzepte.

QUBE wurde für den Einsatz in Labors entwickelt. Daher wurde bewusst eine robuste Konstruktion gewählt, die nur einem minimalen Wartungsaufwand erfordert und in einer Vielzahl von Ausbildungseinheiten genutzt werden kann. Die kostengünstigste Plattform für Steuerungs- und Regelungstechnik von Quanser erlaubt ein sehr gutes Verhältnis der Anzahl der Studenten je Arbeitsplatz. So können Universitäten und Fachhochschulen Labore komplett ausstatten, und dies zu Kosten, die um mehr als die Hälfte niedriger sind als bei klassischen Ausstattungen.

Lehrende erhalten mit der universellen I/O-Box NI myRIO und dem QUBE eine sofort einsatzfähige Lösung, um Steuer- und Regelkonzepte unterrichten zu können. QUBE wurde speziell für die Verwendung mit NI myRIO entwickelt und kann über das im Lieferumfang enthaltene Kabel direkt mit dieser I/O-Box verbunden werden. Gesteuert wird das Ganze mit dem Quanser Rapid Control Prototyping (RCP) Toolkit, das seinerseits unter der Programmier-Software-Umgebung NI LabVIEW arbeitet. In Kombination mit dem LabVIEW Control Design and Simulation Module bildet das Quanser RCP Toolkit ein leistungsstarkes Werkzeug für die Entwicklung von Steuer- und Regelanwendungen, welches das gesamte Spektrum von der Simulation bis zur Steuerungsimplementierung abdeckt. Studenten profitieren von der Möglichkeit, sich voll und ganz auf die Steuer- und Regelungskonzepte konzentrieren zu können, anstatt sich mit der Entwicklung von Treibern auseinandersetzen zu müssen.

Das Hard- und Softwarepaket beinhaltet fertiges Kursmaterial, wodurch das Produktpaket abgerundet wird. Quanser und NI haben dafür gesorgt, dass das Kursmaterial für den Großteil der Praktika während des Grundstudiums sinnvoll eingesetzt werden kann, indem jede Übung auf bestimmte Abschnitte aus acht Standard-Lehrbüchern für die Steuerungs- und Regelungstechnik abgestimmt ist. Das Kursmaterial kann nicht nur sofort im Unterricht eingesetzt werden, es ist auch modular aufgebaut sowie digital verfügbar und daher leicht benutzerdefiniert anpassbar. Es beinhaltet Richtlinien für die Bearbeitung von Modulen oder die Entwicklung zusätzlicher Module, sodass Lehrende das Kursmaterial an ihre spezifischen Kursanforderungen anpassen können.

praktische Erfahrungen mit LabVIEW und der zum Industriestandard avancierten rekonfigurierbaren I/O-Technologie (RIO) von NI zu sammeln, während sie gleichzeitig eine gründliche Einführung in die Steuer- und Regelungstheorie erhalten. Durch Erweitern der Fähigkeiten bei der Embedded-Programmierung und dem Entwurf von Steuerungssystemen werden Studenten auf die Herausforderungen beim Design von Embedded-Systemen vorbereitet – ob für die Abschlussarbeit mit NI myRIO oder in der Industrie mit der Plattform NI CompactRIO. Aufgrund dieser praktischen Erfahrungen mit NI myRIO und QUBE können Studenten komplexere und präzisere Steueralgorithmen entwerfen und ein tieferes Verständnis dafür entwickeln, wie ein Embedded-System programmiert wird.