Was ist das Dreiarm-Pendel?

Das Dreiarm-Pendel dient zur praktischen Umsetzung und wissenschaftlichen Untersuchung von Regelungskonzepten sowie als Laborexperiment in der Lehre.

Bei dem Dreiarm-Pendel handelt es sich um einen Experimentieraufbau mit einem linear verfahrbaren Wagen bzw. Schlitten, an dem bis zu drei frei schwingende Pendel-Arme montiert werden können. Ziele, die mit Hilfe des Dreiarm-Pendels eindrucksvoll dargestellt werden können, sind u. a. das Erreichen einer der instabilen Ruhelagen des Pendels sowie das schnelle Anfahren der stabilen Ruhelage. Dazu stehen als einzige Stellgröße die Verfahrgeschwindigkeit des Wagens sowie als Messgrößen die Wagenposition und die Armwinkel zur Verfügung. Kernaufgaben des Dreiarm-Pendels sind dabei:

  • analytische und experimentelle Systemmodellierung
  • Entwurf von Zustandsreglern für nicht-lineare Systeme
  • Beobachterentwurf
  • Trajektorienfahrt

Die hohe Fertigungsqualität und die Auswahl hochwertiger Komponenten des Dreiarm-Pendels stellt sicher, dass der hochdynamische Aufbau die hohen Anforderungen an die Mechanik, die Sensorik und Aktorik sowie der Rechentechnik erfüllt. Das Dreiarm-Pendel ist gekennzeichnet durch präzise Verfahrwege, minimales Spiel und sehr geringen Schlupf der beweglichen Komponenten.
Die Ansteuerung des Pendels erfolgt über das echtzeitfähige Entwicklungssystem dSPACE MicroLabBox, die zur Entwicklung der Software mit der zugehörigen Matlab/Simulink-Toolbox daherkommt.

Wie ist das Dreiarm-Pendel mechanisch aufgebaut?

mechanischer  Aufbau Drearm-Pendel
  • Stabile Konstruktion 4650mm (Länge) x 1360mm (Höhe) x 530 mm (Gestellmaße)
  • Aluminiumprofile mit Granitauflage
  • Erforderlicher Aufstellraum 4750 mm x 2600 mm x 710 mm
  • Lineare Schiene mit einem Verfahrensweg von ca. 1600 mm
  • Wagen mit Ankopplung zum Pendel
  • Gewicht ca. 130 kg

Mit welcher Elektronik ist das Dreiarm-Pendel ausgestattet?

  • Servoregler, Stromversorgung, Netzfilter, logische Verknüpfungen und Signalanpassung zum Anschluss an dSPACE MicroLabBox im Schaltschrank (Anpassung an andere Ansteuerung möglich)
  • Die maximale Bewegung wird elektrisch durch Sicherheitsendschalter auch bei Software- oder Umrichterfehlern limitiert und durch Stoßdämpfer gesichert.
  • Fehlerspeicher und Zyklusüberwachung der übergeordneten Steuerung durch Hardware mit Zwangsabschaltung
  • Antrieb des Wagens durch einen Servomotor (von ca. 1 kW). Die Wagenposition wird durch einen Sensor auf der Achse des Motors mit 1024 Impulsen/Umdrehung (70 mm Weg) gemessen
  • Stromversorgung der Pendelarme über Akkumulatoren/ und (Aufladung über mitgeliefertes Ladegerät)
  • Auflösung der Pendelachsen 2048 Impulse pro Umdrehung
  • Serielle IR-Datenübertragung durch die Hohlwellen von Schlitten und Arm 1
  • Referenzschalter für Erkennung der absoluten Wagenposition für definierten Startpunkt des Experiments
  • Endschalter für den maximalen Verfahrweg

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Wo wird das Dreiarm-Pendel eingesetzt?

Folgende Institutionen arbeiten mit dem Dreiarmpendel:

  • Max-Planck-Institut Magdeburg
  • Max-Planck-Institut Stuttgart
  • Universität Magdeburg
  • Universität Karlsruhe
  • Universität der Bundeswehr Hamburg
  • Universität der Bundeswehr München
  • Technische Universität Wien
  • Technische Universität Ilmenau

Um den Erfahrungsaustausch zu fördern, haben einige Nutzer Ihre Kommunikationsdaten zur Verfügung gestellt. Diese finden Sie im folgenden Pdf-Dokument.

  • Dreiarm-Pendel

    Übersicht der Institutionen

Was gehört zum Lieferumfang eines Dreiarm-Pendels?

  • Einfachpendel (Länge 800 mm) als A1-Rundstab (andere Längen sind auf Wunsch möglich)
  • erster Pendelarm mit einem Achsabstand von 320 mm
  • zweiter Pendelarm mit einem Achsabstand von 420 mm
  • dritter Pendelarm mit einer Länge von 450 mm

Für weitere Informationen zum Dreiarm-Pendel wenden Sie sich bitte an die HASOMED-Zentrale.