SpacecraftRT

Über das Spiel

Ziel des Spieles ist es, Menschen auf einen entfernten Planten zu bringen.

Im ersten Teil (Lektionen 0 und 1) muss dafür zunächst eine Raumkapsel, genannt spaceball, durch ein Kometenfeld geflogen werden. Die Raumkapsel ist als einfacher Doppelintegrator für die Vertikalbewegung modelliert. Die Auf- bzw. Abtriebskraft kann man in Lektion 0 entweder von Hand vorgeben oder durch einen geeigneten Regler berechnen lassen. Stößt man mit einem der Kometen zusammen, explodiert die Raumkapsel. Um den Einfluss der gefährlichen Sonnenwinde auf die Mission zu verringern, kann man den Regler in Lektion 1 um eine geeignete Störgrößenaufschaltung ergänzen.

Im zweiten Teil (Lektionen 2 und 3) löst sich ein Raumgleiter, shuttle genannt, von der Raumkapsel um Menschen auf die Planetenoberfläche zu bringen. Die Dynamik des Raumgleiters entspricht einem linearisierten Flugzeugmodell vierter Ordnung. In Lektion 2 wird für diesen Raumgleiter zunächst eine Kaskadenregelung entworfen, die schnelle Änderungen der Flughöhe ermöglicht. Hierbei wird die schnelle rotatorische Dynamik des Gleiters und die langsame Höhenänderung getrennt geregelt. Um die Regelgüte der entworfenen Kaskadenregelung zu überprüfen, können Störungen in Form von Lastwechseln und Messrauschen zugeschaltet werden. Darüber hinaus kann der Einfluss von Stellgrößenbeschränkungen untersucht werden. Um trotz der Stellgrößenbeschränkungen ein gutes Regelverhalten zu erreichen, kann ein anti-windup in die Reglerstruktur integriert werden. In Lektion 3 soll schließlich der Landeanflug des Raumgleiters mithilfe eines LQ-Reglerentwurfs automatisiert werden. In Lektion 2 und 3 kann man auch versuchen, den Raumgleiter von Hand zu steuern und die dabei erzielte Regelgüte mit der des Reglers vergleichen.

Die einzelnen Lektionen enthalten jeweils eine kurze Einführung in die Problemstellung. Lektionen 2 und 3 besitzen außerdem Multiple-Choice-Tests, in denen man zunächst die verwendete Reglerstruktur aus der Aufgabenstellung herleitet.

Systemvoraussetzungen

Das Spiel ist in Matlab implementiert, für das man eine Lizenz benötigt. Studenten der Universität Stuttgart können kostenlos eine Studenten-Lizenz für Matlab beim Rechenzentrum bekommen. Das Spiel wurde für Release 2007b programmiert, sollte aber auch mit späteren Versionen laufen. Die Visualisierung erfordert die Image Processing Toolbox, die in der Studenten-Linzenz der Universität Stuttgart enthalten ist. Die Implementierung ist unabhängig vom Betriebssystem.

Eine sehr kurze Anleitung

• Entpacken Sie die Datei spacecraft.zip auf Ihrem PC in einem beliebigen Ordner.
• Starten Sie Matlab und wechseln Sie in das Verzeichnis "spacecraft", dass beim Entpacken angelegt wurde.
• Geben Sie in die Komandozeile "spacecraft" ein. Das Spiel startet mit Lektion 0.
• Alternativ können Sie mit dem Befehl "guide spacecraft" die Benutzungsoberfläche und das zugehörige Matlab Programm öffnen.
• Starten Sie die Benutzungsoberfläche in diesem Fall indem Sie auf den grünen Pfeil drücken.

Ansprechpartner

Bei Fragen, Problemen oder Anregungen zum Spiel wenden Sie sich bitte an Jingbo Wu oder Prof. Dr.-Ing. Frank Allgöwer.