Entwicklung einer Schrittmotorsteuerung zur Regelung eines inversen Pendels

Abstract

Bei dem inversen Pendel handelt es sich um ein Problem aus der Regelungstechnik. Dabei müssen die Steuerdaten dem Regler zeitnah zur Regulierung des Regelkreises vorliegen. Wenn ein System die Anforderungen zur Regulierung des Prozesses nicht erfüllt, muss die Schwachstelle im System ermittelt werden. Bei einem Regelkreis müssen die einzelnen Komponenten auf die Erfüllung der gestellten Anforderungen geprüft werden. In diesem Sinne wird in der vorliegenden Arbeit ein bereits existierender Aufbau eines inversen Pendels genauer analysiert. Dabei wird der benutzte Aufbau überprüft und auf seine Tauglichkeit geprüft. Es werden verschiedene Ansätze betrachtet, um dabei die Geschwindigkeit der Implementierung zu erhöhen. Eine direkte Programmierung der Hardware ist dabei von besonderer Bedeutung.

The inverted pendulum is a classic problem in control theory. It requires the control feedback to be instantly available to the controller in order to regulate the control loop. If a system does not meet the constraints for the regulation of a process, the system’s bottleneck has to be found. In a control loop each component has to be checked for meeting the constraints. Therefore, in this thesis an already existing setup of an inverted pendulum is analysed in detail. Different approaches to improve the perfomance of the implementation are discussed. In that context, bare-metal programming is espacially important.