Gyroskop

Unter einem Gyroskop (griechisch gyros - drehen, skopein - sehen) - auch Kreiselinstrument oder vereinfacht nur Kreisel genannt - versteht man im Allgemeinen einen  massebehafteten Körper, bei dem die Komponente der Absolutwinkelgeschwindigkeit um eine seiner Trägheitshauptachsen groß im Vergleich zu den Komponenten um die beiden anderen Trägheitshauptachsen ist. Obgleich die beschreibenden Grundgleichungen seit Newton hinreichend bekannt sind, überrascht das der menschlichen Anschauung kontraintuitiv wirkende dynamische Verhalten in Vielerlei Hinsicht. Das statische Erscheinungsbild eines momentenfreien Kreisels trügt über das umfangreiche Systemverhalten hinweg.

Der Aufbau

Die Versuchsapparatur besteht aus:

  • Grundplatte (0)
  • Basismodul (1)
  • Äußerer Rahmen (2)
  • Innerer Rahmen (3)
  • Rotor (4)
Laborversuch Kreisel mit Beschriftungen 0 bis 4

Auf der Grundplatte ist das Basismodul vertikal drehbar montiert. Das Basismodul beinhaltet einen Gleichstrommotor, der über ein Getriebe den äußeren Rahmen rotatorisch bewegt. Im äußeren Rahmen ist der innere Rahmen drehbar gelagert, wobei einer Auslenkung mittels Federn entgegengewirkt wird. Im inneren Rahmen befindet sich der Rotor, der mit konstanter Drehzahl betrieben wird.

Herausforderung für das Studium

  • Entwurf eines PID-basierten Reglers
  • Implementieren und testen, ob das Gyroskop seine Richtung beibehält, wenn eine Störung eintritt

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