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UniControl - eine universelle Steuer- und Regelelektronik
Die immer komplexer werdenden Aufgabenstellungen der Regelungs- und Steuerungsentwicklung im Bereich der Elektrotechnik, Fahrzeugtechnik, Medizin- und Verfahrenstechnik haben die Entwicklung rechnergestützer Entwurfsmethoden und -werkzeuge (Rapid Control Protoyping, RCP) in den vergangenen Jahren stetig vorangetrieben. Begünstigt wird diese Entwicklung durch den starken Wettbewerbsdruck innerhalb der Branchen, wo kurze Entwicklungszeit und schnelle Marktreife (Time-to-Market) gefragt sind.
RCP erlaubt es, neue Steuer- und Regelstrategien in einer realen oder simulierten Umgebung (Hardware in the Loop, HIL) ohne die Hürden manueller Programmierung
zu entwickeln, optimieren und testen. Designfehler können schnell gefunden und Korrekturen durch die Software-intensive Methodik unmittelbar durchgeführt werden.
Insbesondere spricht man von einem durchgängigen Entwicklungsprozess, wenn modellbasierter Entwurf, automatische Code-Generierung unter Berücksichtigung der Zielplattform (Target) und Download der Software in die Steuergerätehardware innerhalb des Entwicklungswerkzeuges eng miteinander verzahnt bzw. integriert sind. Hierbei wird dem Entwickler im ersten Schritt der Lösungsfindung, der primär methodisch geprägt sein sollte, der Ballast der Programmierung weitgehend abgenommen, sodass der Fokus auf der reinen Methodik ohne die Problematiken händischer Code-Implementierung liegen darf.
Mit diesem Aspekt hat sich die Hochschule Trier bei der Neukonzeptionierung des Regelungstechniklabors in besonderem Maße auseinandergesetzt. Ziel der Lehre in den Veranstaltungen der Regelungstechnik ist primär die Vermittlung der Methodik, die in den entsprechenden Laboren an realen Versuchsaufbauten umgesetzt werden soll. Hierfür bieten durchgängige Entwicklungswerkzeuge aus den oben genannten Gründen eine ideale Plattform. Gleichzeitig sollen die Studierenden bereits in der Lehre mit denselben Werkzeugen vertraut gemacht werden, die sie in ihrem späteren Berufsleben in der Industrie vorfinden werden. Aus diesem Grund hat sich die Hochschule Trier dazu entschieden, die technische Ausführung der Laborversuche an den Realitäten der Industrie auszurichten und vollständig zu modernisieren: Sämtliche Versuchsaufbauten sollen, wie im Automobilbereich üblich, über dezentrale Steuergeräte und einen einzigen digitalen Kommunikationsbus (z.B. CAN) oder industriell standardisierte analoge Schnittstellen verfügen. Zentraler Knotenpunkt zwischen den Workstations und dem jeweiligen Versuchsaufbau bzw. Prozess ist das universelle Steuer- und Regelsystem UniControl mit standardisierten Schnittstellen, die exakt auf das Anforderungsprofil des Regelungstechniklabors an der Hochschule Trier zugeschnitten sind. Der Anspruch der Standardisierung beschränkt sich dabei nicht nur auf die Hardwareschnittstellen, sondern wird auf die Softwarekomponenten, d.h. die Entwicklungswerkzeuge, das eingebettete Betriebssystem sowie die Kommunikationsprotokolle erweitert.
Von der Definition des Lastenheftes, über den Schaltungsentwurf und die Kleinserienfertigung der Hardware auf der instituseigenen Produktionslinie wurde das System UniControl vollständig im Hause von Studierenden und Mitarbeitern der Fachrichtung Elektrotechnik entwickelt.
Als wesentliche Tools kommen Mathworks MATLAB/Simulink bei der Codegenerierung, bzw. ControlDesk NG der Firma dSPACE bei der Online-Messung und Applikation von Parametern über das Automotive-Protokoll XCP zum Einsatz.
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