Probleme mit 3-Achs-Stabilisierung

Hallo Regeltechnik-Experten :-)

Erstmal zur Vorgeschichte: Es begann als Feiertagsprojekt: Ich baue ein Silverlit X-Ufo um. Das ist ein Flug-Modell (etwa 60cm Durchmesser) mit 4 Motoren, mit deren Hilfe Auftrieb und Flugrichtung gesteuert werden sollen. Wers nicht kennt, hier ist ein Bild es Original-Ufos:

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Die schlechte Haltbarkeit der Winzig-B=FCrstenmotoren sowie die miese Qualit=E4t des Gyros, der zudem nur zwei Achsen stabilisieren kann, haben mich dazu bewogen, das Ufo umzubauen. Ich habe also das Ufo mit 4 Brushless Motoren ausger=FCstet. Eine von mir entworfene Elektronik mit Mikropozessor steuert die 4 Motoren so an, dass die gew=FCnschte Steuerrichtung (=E4hnlich wie beim Helikopter: Roll, Nick, Gier) entsteht. Soweit funktioniert auch alles gut. Es gibt dann noch 3 Piezo-Gyros, deren Kontrollsignale ebenfalls in die 4 Motoren-Drehzahlen miteinflie=DFen, denn das ganze soll ja eigenstabil schweben.

Nun das Problem: Sobald das Ufo abhebt, ger=E4t es in eine Taumelbewegung, die immer st=E4rker wird. Das Ufo wird dann unfliegbar und st=FCrzt ab. Nehme ich die Empfindlichkeit der Gyros zur=FCck (diese ist steuerbar),=20 wird zwar auch die Taumelbewegung schw=E4cher, jedoch ist die Gyro-Wirkung dann zu gering, um das Ufo stabil in der Luft zu halten.

Man merkt den Effekt sogar, wenn man das Ufo in der Hand h=E4lt und Gas gibt. Das Modell f=E4ngt an zu taumeln, sobald man eine Kippbewegung macht.

Ein ausf=FChrliches Logging ergab, dass diese Taumelbewegung eine Periodendauer von 17 Gyro-Scans hat, wobei ein Scan etwa 20ms lang ist.

Interessanterweise funktioniert die Gier-Wirkung hervorragend, schnell und ohne aufzuschaukeln. Nur Rollen und Nicken ist ein Problem. Es liegt wohl irgendwie auch daran, dass es doch einige Zeit braucht, bis eine Drehzahlerh=F6hung auf einem der Motoren wirklich zu wirken beginnt. Das Ganze ist also ein richtig sch=F6ner Regelkreis :-) Das "Taumeln" tritt auch dann auf, wenn ich nur einen Gyro wirken lassen (also nur Nicken oder nur Rollen) und ist dann halt ein Pendeln.

Das Ausgangssignal der Gyros ist proportional zur (Winkel-)=20 Beschleunigung in der "empfindlichen" Richtung (positiv oder negativ).

Hat von Euch jemand schonmal so eine 3-Achs-Stabilisierung gemacht und kann Tipps geben, wie man diese Schwingung wirksam abstellen k=F6nnte? Ich komme einfach nicht weiter.

Viele Gr=FC=DFe, Wolfgang

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Wolfgang Mahringer
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wirksam abstellen könnte?

PID Regler zwischen Sensor und Aktuator schalten und dann mit den 3 Parametern experimentieren?

Gruss Michael

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Michael Koch

Hi Michael,

Michael Koch schrieb:

Nun gut. Soweit war ich auch schon :-) Regelungstechnik ist nicht meine starke Seite :-( Wie implementiere ich das in Software? Welche Paramater meintest Du?

vg Wolfgang

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Wolfgang Mahringer

Hallo Wolfgang!

kennst du schon

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Da gibts ein paar Leidensgenoosen :-) Oder bist du der Piezoupgrade-Wolfgang ausm Forum? ;-)

Prinzipiell: Informier dich über PID-Regler und Heading-Lock Gyro Module.

Es gibt allerdings einen wichtigen Grund warum das mit dem X-Ufo nicht funktionieren kann: sensorless Brushless und deren hohen Totzeiten -> Aua

Drehmomentänderungen bei brushlessmotoren können durchaus im 3-stelligen ms bereich liegen. Das X-Ufo läuft obwohls nur ein Spielzeug ist mit fast 200hz Regelungstakt. Und selbst das ist noch langsam! Ich denke allerdings ab 50hz (20ms) sollte es auch funktionieren ...

Gier ist auch einfach zu realisieren und eigentlich aufgrund des vier rotor konzepts schon stabil. Das originale X-Ufo ist deswegen auch nur in 2 Achsen stabilisiert.

Also:

1) Vergiss brushless!. Ich kenne nur ein kommerzielles Projekt mit speziell entwickelten Motoren, bei dem das funktioniert.

2) die Bürstenmotoren sind mit der Version 2 des Ufo's inzwischen sehr stabil

3) Demnächst gibts sehr wahrscheinlich ein Piezouprade fürs X-Ufo aus gleicher Quelle wie das Ufo. Was man damit machen kann? Guckst du hier:
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Das ermöglicht ohne Bastelaufwand vollen Spass! (Ok, manchmal ist das Basteln selbst das Spass ;-) )

Viele Grüße

Jan

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Jan Stumpf

Mal quick&dirty:

fehler_alt=fehler fehler=soll-ist

fehler_int+=fehler Reglerkorrektur= fehler*P + fehler-fehler_alt*D + fehler_int*I

Interessant ist nur: Was ist dein soll und ist? Bei nem Headinghold ists dein Winkel. Um aus deinen Gyros einen Winkel zu bekommen musste den beim Start auf 0 setzten und dann integrieren. Den sollwinkel verschiebt du nun per Fernbedienung. Die Reglerkorrektur mischst du mit dem Schub auf die Motoren drauf.

I anfangs 0, D und P experimentell (in dieser Reihenfolge). Später evtl. noch I. Es fliegt aber auch so.

Aja, und es fehlt die Vorfilterung der Sensoren...und: Hast du den Temperaturdrift der Gyros bei deiner Schaltung beachtet?

mfg Jan

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Jan Stumpf

*seufz*

Warum setzten Leute immer wieder auf diese proprietären Formate? Ist nicht bekannt, dass damit benutzer freier Software (oder eines Macs) ausgesperrt werden? Was bietet denn WMV gegenüber XviD für Vorteile?

Achja, ich vergaß: DRM natürlich...

Gruß, Johannes

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Johannes Bauer

Hi!

Auch wenn ich dich durchaus verstehen kann:

1) habe ich das Vid nicht gemacht 2) ist halt bei Windoof der Moviemaker dabei, der das in 3 clicks für ein schnelles video sofort erledigt aber leider nur in WMV, was halt 98% aller User trotzdem irgendwie abspielen können 3) Nein, ich möchte keine Windows, Linux, Mac flame war! ;-)

Vieliecht findest du ja noch nen Windowsrechner in deiner Umgebung?

mfg Jan

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Jan Stumpf

Aber dein Name steht mit auf der Homepage drauf :-)

Hmm, ja wir sind in der Unterzahl. Und schlechte Formate sind einfach zu erzeugen. Hrmpf trotzdem.

Ich auch nicht, ich würd nur gern das Video sehen, statt nur "surr" zu hören ;-)

Dutzende. Aber frag doch mal einen Windowsbenutzer. Die fühlen sich dann ob ihrer proprietären Formate so überlegen und bestätigt darin, dass Linux ein "voller Scheiß" ist. Diese Diskussionen bringen echt nix und sind mir viel zu anstrengend.

Gruß, Johannes

Reply to
Johannes Bauer

[...]

Tja, das ist es wohl. Ich habe neulich dem Erholungshotel meines Vertrauens eine nette Mail geschrieben. Die haben ihre Internetpräsenz nämlich von einer ganz tollen Werbeagentur überarbeiten lassen und machen alles nur noch in Flash. Das zeigt mein Browser aber nur an, wenn ich es will, und meistens will ich das nicht. Das muss man sich mal reintun: Eine ganze Seite nur in Flash. Und überhaupt gar kein HTML, noch nicht mal eine rudimentäre Seite mit Anfahrtsplan, Preisen, Sonderangeboten und E-Mailadresse, was jede gelangweilte Hausfrau in 2 Wochen hinkriegen könnte (OK, es wären dann animierte gifs dabei, aber was solls..). Ich habe denen geschrieben, dass ich gerne meinen Januarurlaub bei ihnen verbracht hätte, mich aber Aufgrund der Unzugänglichkeit ihres aktuellen Angebotes für ein anderes Feriendomizil entschieden habe.

Ich habe keine Antwort bekommen. Wahrscheinlich wollen die auch keine kritischen Kunden, habe ich mir dann optimistischerweise eingeredet. Die Wahrheit wird wahrscheinlich sein: Die haben meine Mail überhaupt nicht verstanden. Wahrscheinlich hat die Werbeagentur denen eingeredet, dass Leute, die keinen Internet Explorer und kein Flash haben, ohnehin nicht zur Zielgruppe gehören. Kann schon sein. Ich fahre dafür auf die Seychellen, ist zwar etwas teurer, aber dafür gibt es da genug Hotels mit HTML-Seiten.

OK, ist OT, aber das hatte ich ja vorher gesagt.

Viele Grüsse und nicht verzweifeln! Jens 'Quijote' Carstens

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Jens Carstens

Das ist echt krank, da hast du Recht.

Und da sage noch einer, Flash sei portabel: seitdem ich auf x86_64 umgestiegen bin merke ich, das genau das Gegenteil der Fall ist: Macromedia bietet bis heute keine 64-bit Binary an. Als müsste ich mir einen 32-bit vorkompilierten Firefox runterladen und den dann mit dem veralteten Plugin in einem 32-bit-chroot laufen lassen.

Nee, danke. Auf das bischen Flash, das ich gerne sehen würde (meistens ist's ja eh nur nervtötende Werbung) verzichte ich jetzt eben komplett. Womit auch für mich solche Urlaubsziele komplett wegfallen.

Ihr Pech, wenn sie ignorant sind. Ich schreibe auch gerne solche Beschwerdebriefe - allein deshalb, weil ich mich sonst hinterher immer furchtbar ärgere. Wenn ich nen Brief geschrieben und denen die Meinung gesagt habe, kann ich mir wenigstens sicher sein, alles erdenkliche getan zu haben.

Wie vor einigen Jahren im lokalen PC-Spezialist geschehen (BTW: bisher hat noch _keine_ Filiale den Namen auch nur annähernd verdient): ich habe für mein Gewerbe eine größere Anzahl Festplatten (waren wohl so

25-30 Stück, je 80-120 GB) benötigt. Und weil ich gedacht hab, falls eine ausfällt wär's nett, wenn du jemanden vor Ort hast, wo du sie sofort zurückgeben kannst, wenn noch Garantie drauf ist.

Die Preise waren aber deutlich teuerer als beim Internetversand. Also ich hätt's noch angenommen wenn's ein bischen teuerer gewesen wäre (weil man ja schließlich den vor-Ort-Vorteil hat), aber das war indiskutabel. Also habe ich gefragt, ob sich am Preis noch was machen läßt. Der Junge meinte, da müsse er den Chef holen. Chef kommt, ich frag ihn, wie's denn mit dem Preis aussieht. Zu dem Zeitpunkt waren ca. 3-4 Kunden im Laden.

Der Typ tickt völlig aus. Wird laut und macht mich echt dumm an (O-Ton: "wir sind hier ja nicht am Basar"). Ich total perplex und in dem Moment war's mir auch ziemlich peinlich. Zu unrecht, wie ich hinterher fand. Bin auf jeden Fall dann gegangen. Platten ausm Internet bestellt. Eine ist mal ausgefallen, unfrei eingesandt, sofort neue bekommen.

Dem Chef hab ich dann einen zweiseitigen Brief geschrieben, in dem ich die Geschichte detailliert aus meiner Perspektive geschildert habe. Zwei Din A4-Seiten. Die 55 Cent war's mir wert. Ich hab auch geschrieben, dass ich die Geschichte jetzt jedem rum erzähle, der von seiner Filiale spricht. Hab ich auch wirklich gemacht. Auf den Brief hab ich nie ne Antwort erhalten.

Das geilste ist aber: ich hab die Geschichte _wirklich_ oft erzählt. Und irgendwann erzählt mir einer meiner Bekannten genau _die_ Geschichte wieder; hat wohl richtig die Runde gemacht. Durch die Flüsterpost ist die Story noch schrecklicher geworden: er hat mir erzählt, der Mann hätte lauthals rumgeschrieen und mich mit Hausverbot aus dem Laden geschmissen.

Ganz, ganz schlechte Werbung.

Ich schließe mich deiner OT-Erzählung an :-)

Viele Grüße zurück, Johannes

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Johannes Bauer

Hi Wolfgang,

P, I und D.

Michael

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Michael Koch

Hi Jan,

Jan Stumpf schrieb:

Kenn ich nat=FCrlich :-)

Nein der bin ich nicht...

ligen=20

Die Gyros geben sogar mit 100 Hz aus, ich nutze allerdings nur jedes zweite. Vielleicht sollte ich das mal mit 100 Hz versuchen.

Das Original Ufo hat nach belieben nach links oder rechts gedreht, meist sogar recht abrupt. Das wurde dann mit den verschlissenen Mot=F6rchen immer schlimmer.

Das motiviert mich jetzt noch mehr....

r=20

=DCberhaupt nicht. Nach 20 Fl=FCgen sind die Motoren fertig und der Mechanik-Gyro macht irgendwas (trotz Resets), er =E4ndert im Flug pl=F6tzlich die Neutrallage (das Ufo kippt so um 10 grad etwa). Das Teil war zum Schlu=DF v=F6llig unfliegbar. Unbrauchbarer China M=FCll IMHO.

us=20

Da gabs auf dem x-ufo.de Forum schon mal einen Beitrag. Interessant, aber nicht das was ich machen wollte. Mir gings vor allem um die Brushless Motoren.

lg Wolfgang

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Wolfgang Mahringer

Wolfgang Mahringer schrieb:

Du musst wahrscheinlich die Piezos etwas drehen, Hans hat ja schon gesagt dass durch die Rotation der Motoren die Kraft und die Wirkung in eine andere Richtung zeigen. Also schätzungsweise weiter in Richtung der Taumelbewegung drehen.

Gruß Jens

PS: wo hast du die Motoren denn her, falls ich mir das Spielzeug auch mal zulegen will :-)

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Jens Dierks

Hi Jens,

Jens Dierks schrieb:

Daran glaub ich nicht so recht. Dieses "Taumeln" macht keine Drehbewegung um die Hochachse. Es pendelt halt links/rechts bis zum =DCberschlag :-)

Das sind ganz normale 2204/54 von AXI.

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Dann runterbl=E4ttern zu "Series AXI 22 GOLD LINE"

Bekommt man bei ebay oder im Modellbauladen oder Versand.

Sind nicht direkt billig, ham aber ordentlich Dampf drin, selbst die Kleinsten. Und, weil Au=DFenl=E4ufer, braucht man kein Getriebe.

Sollte ich das hinbekommen, mach ich ne Anleitung f=FCr alle. Versprochen :-)

vg Wolfgang

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Wolfgang Mahringer

Wolfgang Mahringer schrieb:

Ah so, das ist natürlich schlecht, bzw eine Sache für PID.

Kann auch sein, dass bei 4 Motoren das "Kreiseltaumeln" (so wie ich es dachte) überhaupt nicht auftritt...

Ja niedlich, nur um so rumzuspielen vielleicht schon zu gut (bzw teuer ;-))

Gerne, ich drück dir die Daumen!

Gruß Jens

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Jens Dierks

sehe ich auch so. Es ist doch wahrscheinlich so dass zwei Motore links rum laufen und zwei rechtsrum, oder? Dann sollten sich die Kreiseleffekte kompensieren.

Gruss Michael

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Michael Koch

Hallo Wolfgang, das Pendeln von links nach rechts nennt mann beim Auto wanken und nicken tritt beim starken bremsen auf. Als taumeln würde ich bezeichnen, wenn nicken und wanken sich abwechselnd ändern.

Es ist so, dass wenn Du die Motore mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten ansteuerst, ändert sich dadurch auch das Moment das durch den Motor erzeugt wird. Das Moment des Motors ist von seiner Rotormasse und der Umdrehungsgeschwindigkeit abhängig.

Durch einen leichten Versuch kannst Du feststellen, ob die Luftschraube mit dem Motor stabil läuft. Hänge einen einzellnen Motor mit Luftschraube an einem langen Gummi oder dünnen Faden an die Zimmerdecke. Treibe den Motor über eine möglichst flexieble Leitung an. Lasse den Motor langsam auf die Geschwindigkeit hochlaufen. Wenn sich dabei keine Schwingungen aufbauen, lassen die Trägheitsmomente von Luftschraube und Motor eine Regelung zu. Zum Vergleich kannst Du den Versuch mit dem alten Motor durchführen.

vg Hans

Reply to
Hans

Hallo Michael,

Michael Koch schrieb:

rum=20

Genau so ist es: 2 Motoren laufen linksrum, 2 rechtsrum. Durch Drehzahlunterschiede kann man so auch das Gieren erreichen.

vg Wolfgang

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Reply to
Wolfgang Mahringer

Am Thu, 12 Jan 2006 21:33:17 +0100 schrieb Jens Dierks :

Da gab es noch die Leute, die alte CD-Rom Motoren umgewickelt hatten - ich weis aber die URL nicht mehr.

--
Martin
Reply to
Martin

Am Thu, 12 Jan 2006 00:12:12 +0100 schrieb Johannes Bauer :

Es gab aber auch schon Videoplayer, die das für Linux abspielen, manche brauchen die original Windows DLLs dazu. Schau dir mal VLC (Video-Lan...) und TCMP (The Core Media Player), an, ob da was dabei ist.

--
Martin
Reply to
Martin

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