Regelungstechnik begreifbar machen: Der Ball Balancing Table mit Cube

Wie bringt man Studierenden und Schüler:innen die Grundlagen der Regelungstechnik näher – und das auf anschauliche, motivierende Weise? Mit dem Ball Balancing Table und Fluidon Cube als Lernplattform!

Der Ball Balancing Table ist ein klassisches Beispiel aus der Regelungstechnik und Robotik, das häufig in der Lehre eingesetzt wird. Es dient als anschauliche Plattform, um grundlegende und fortgeschrittene Konzepte der Steuerungs- und Regelungstechnik zu vermitteln.

Der Lehransatz: Von der Theorie zur Praxis

Nach einer theoretischen Einführung durch den Dozenten starten die Lernenden direkt in die Praxis:

Anmeldung und Projektstart: Die Teilnehmer:innen melden sich bei Cube an und erstellen aus den vorbereiteten Templates oder über den Projektimport ihr eigenes Projekt für den Balanciertisch.
Simulation mit FMI-Task: Im Projekt-Workflow ist ein FMI-Task integriert, der eine vorbereitete FMU (Functional Mock-up Unit) enthält. Diese FMU umfasst zwei PID-Regelkreise für die x- und y-Achse des Tisches.
Parameter optimieren: Die Lernenden weisen den PID-Reglern eigene Parameter zu und starten die Simulation.
Sofortige Erfolgskontrolle: Im Dashboard des Projekts sehen sie eine 3D-Animation des Balanciertisches sowie Echtzeit-Diagramme. So erkennen sie direkt, ob ihre Reglerparameter die Kugel stabilisieren können.
Übertragung auf die Realität: Bei Erfolg präsentieren sie ihre Lösung am echten System – vor Dozent:innen und Kommiliton:innen.

Was ist ein Balanciertisch mit Kugel?

Aufbau: Eine ebene Platte (meist rund oder quadratisch) ist in zwei Achsen (X und Y) neigbar. Auf dieser Platte liegt ein Ball, dessen Position durch Neigen der Platte gesteuert wird.
Ziel: Der Ball soll durch gezieltes Neigen der Platte in eine bestimmte Position (z. B. die Mitte) gebracht und dort stabil gehalten werden.

Beispielhafte Aufgabenstellungen

Stabilisierung: Halte den Ball in der Mitte der Platte.
Trajektorienfolgung: Führe den Ball entlang einer vorgegebenen Bahn (z. B. Kreis oder Acht).
Störgrößenkompensation: Reagiere auf äußere Störungen (z. B. wenn der Ball angestoßen wird).

Flexibilität für fortgeschrittene Aufgaben

Alternative Reglerkonzepte: Wer über die PID-Regelung hinausgehen möchte, kann eigene FMUs entwickeln – z. B. für Zustandsregler oder Fuzzy-Logic-Ansätze – und diese im FMI-Task austauschen.
Bahnsteuerung: Die Kugel soll einer vorgegebenen Bahn folgen? Kein Problem! Die Lernenden programmieren ihre eigene FMU und testen sie im Cube-Projekt.

Vorteile für die Lehre

✅ Sofortige Visualisierung: Die 3D-Animation und Diagramme machen die Wirkung der Reglerparameter direkt sichtbar. ✅ Einfache Bedienung: Keine komplexe Einrichtung – die Lernenden konzentrieren sich auf das Wesentliche: die Regelungstechnik. ✅ Motivation durch Erfolgserlebnisse: Die schnelle Rückmeldung im Dashboard und die Präsentation am realen System steigern die Lernfreude. ✅ Skalierbar: Vom einfachen PID-Regler bis zur komplexen Bahnsteuerung – Cube wächst mit den Anforderungen.

Interessiert? Sie möchten den Ball Balancing Table mit Cube in Ihrer Ausbildung einsetzen? Kontaktieren Sie uns – wir unterstützen Sie bei der Integration und stellen Ihnen die Projekt-Templates zur Verfügung!