Mechatronische Systemlösungen zur aktiven Schallkompensation

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1 Mechatronische Systemlösungen zur aktiven Schallkompensation Prof. Dr.-Ing. Joachim Waßmuth Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Mathematik Am Stadtholz Bielefeld Fon Fax

2 Labore Labor für elektrotechnische Systementwicklung Labor für Sensorik und Aktuatorik zdi-schülerinnen- und Schülerlabor experimint Fachkompetenzen Angewandte Signalverarbeitung und Regelungstechnik Sensorsignalverarbeitung intelligente Sensorsysteme Einsatz von Mikroprozessoren (µc, DSP), eingebettete Systeme Entwicklungsmethoden und -werkzeuge (MATLAB/Simulink) Modellbasierte Entwicklung/ Modellbildung und Simulation Forschungsaktivitäten Entwicklungsmethodik und -plattformen für mechatronische Lösungen Signalverarbeitung in eingebetteten Systemen embedded processing Aktive Schall- und Schwingungskompensation Sensoreigenschaften von Aktoren (self sensing actuators) Seite 2

3 LoCoMS LowCost Mechatronic Systems Mechatronische Systemlösungen für Schall- und Schwingungsprobleme Hemmnis für viele Firmen (Wissensmangel, Investitionsrisiko) Analyse des Problems Realisierung einer mechatronischen Gegenmaßnahme Forschungsansatz: Entwicklung eines Entwurfswerkzeuges kostengünstiges Entwurfswerkzeug kostengünstige Komponenten für die Realisierung Einsatz von Modellbildung und Simulationstechnologien LoCoMS Ein kostengünstiges Entwurfswerkzeug für mechatronische Systemlösungen zur Schall- und Schwingungsreduktion - Modellbasierter Entwurf und Anwendungen

4 Projekt LoCoMS Simulationsmodell Mechatronischer Baukasten (Controller, Sensoren, Aktoren) Phase 1: Analyse Sound and Vibration Inspector Phase 2: Entwurf Sound and Vibration Expert Phase 3: Realisierung Klassenwissen Simulationsmodell Aufgabe Systemanalyse Anwendungsklasse Systementwurf mit MiL Low-cost Mechatronic System Simulationsmodell Technisches System (Anwendung)

5 Anwendungsklasse Kabinenschall Kabineneigenschaften Sensoren Transfer pfade Informationsverarbeitung Störquelle WDR Bewertung durch den Mensch Aktuatoren mechatronische Gegenmaßnahme

6 Laboraufbau Aktivlautsprecher Referenzsensor(en) Fehlermikrofon(e) Adaptive Algorithmen RCP-System Störschallquellen

7 Ergebnisse mit realem Störschall t/s ca db(a) t/s t/s t/s ANC aktiv

8 Ergebnisse mit realem Störschall f / Hz f / Hz t/s f / Hz t/s ANC aktiv f / Hz

9 Entwurfsmethodik real virtuell real Modellbildung Zielhardware (µc, DSP) ACG Algorithmen Verfahren ACG Echtzeit- Hardware H i L Test M i L Test R C P Test Echtzeit- Hardware ACG Anwendung Kabinenschall Modellbildung Anwendung Kabinenschall Simulationsmodelle Anwendungsdemonstrator

10 Effizienzsteigerung durch Einsatz von modellbasierten Entwicklungsmethoden Modellbildung und Simulation Systemverständnis Automatische Codegenerierungswerkzeuge Zeitgewinn Teststrategien modellbasiert vs. Echtzeitversuch Implizite Vorbereitung des nächsten Entwicklungsschritts embedded Lösung Verwendung effizienter Teilsystemlösungen Effiziente Algorithmen Kostengünstige Teilkomponenten (Sensoren, Aktuatoren) Modellierung der (möglicherweise eingeschränkten) Leistungsmerkmale Bewertung der Gesamtsystemleistung durch Simulation unter Berücksichtigung der Leistungseinbußen

11 Folgeaktivitäten Eingebettete Lösungen Aktive Schallkompensation in intelligenten Gehörschutzlösungen Aktive Schall- und Schwingungskompensation auch in neuen Anwendungen

12 Vielen Dank für Ihre Zeit und das Interesse!! Fragen?