Jump to content

    

Балансирующий робот

 

Станислав, ну зачем же столь категорично? :) на промежутках в 10-20с ADXRS150 очень даже годятся - просто корректировать вовремя надо :) Это каким же макаром "корректировать", да ещё "вовремя"?

 

...В одной плоскости (коей является балансирующий робот) без великих математических ухищрений и полосе 10гц можно получить уход 6-8 градусов в минуту, это вполне приемлемо, если есть акселерометр - по нему идет коррекция... у меня где-то была статья про этого робота...
При чём здесь полоса и почему в одной плоскости? :blink: Боюсь, Вы недостаточно хорошо изучили предмет. Робот имеет три оси вращения (креном, правда, можно пренебречь).

Мы говорим об ошибке угла, после интергирования угловой скорости, обусловленной НЧ-шумом гироскопа и дрейфом его "нуля". Ежли Вы сообщите способ, как с помощью ADXRS150 получить уход 6-8 градусов в минуту без термостата, я готов поставить целую кеглю хорошего пива. :)

 

ЗЫ. А вот Калман - это правильное решение. :)

 

 

 

 

До полноценного калмана у меня руки так и не дошли... :)

 

про уходы и как сделано смотрите мои посты в теме про датчики ула поворота- я там практически все написал...

один из постов-

"

Мы используем, AXRS150, скорости поворота при закручивании гаек явно меньше 150 градусов/с smile.gif

 

"на столе" точность измеряемого угла ~ 1 градус, а если в динамике (у нас- в полете) падает вдвое примерно. Уход в статике (на поворотном столе, скорости до 60 гр/с, ускорения до 30 гр/с^2) составляет 1-2 градуса в минуту, в динамике 3-7. Термокомпенсация индивидуальная по пяти точкам.

 

Для полетов этого вполне хватает, а вот для гаек- вряд ли smile.gif.

 

термостатирование вовсе не обязательно (мне так кажется), это мюрату надо было греть, а то вообще голяк. :) кстати, уход нуля у некоторых экземпляров adxrs150 не превышает 2 градуса/с в диапазоне от - 15 до +60 , но блин, как правило, по закону подлости, этим гироскопом никогда не оказывается курсовой - термокомпенсация настраивается и тестируется на поворотном столе , когда все уже собрано :) .

 

а про коррекцию - это я про акселерометры говорил, корректировать можно и без калмана, :)

 

некоторые люди приводят цифры что в динамике у них 2-3 градуса уходы, ну... может и можно чего добиться, такой уход нас вполне устраивает :)

 

А 6-8 градусов в минуту в полете- это пролететь над дорогой против ветра по прямой 700м со скоростью 40-50 км/ч на высоте 50м ( gps коррекция выключена!) и не потерять эту дорогу из поля зрения 40- градусного объектива плановой камеры...

Share this post


Link to post
Share on other sites

В принципе, если есть ограничения (например, движение по горизонтальной плоскости), углы наклона платформы к вертикали можно получить, имея только трёхгранник акселерометров.

Для получения углов наклона в движении показания акселерометров придется сильно фильтровать, чтобы исключить из их показаний возмущения, связанные с ускоренным движением робота. Эти возмущения, большей частью, будут высокочастотными из-за работы системы стабилизации платформы робота относительно горизонта. Во время поворотов будут появляться кратковременные возмущения, по длительности сравнимые (т.е. по частотному спектру) с изменением наклона платформы робота во время маневра.

 

Если задаться целью просто определить ориентацию платформы во время движения, то наверное такой метод может работать, но не знаю с какой точностью. Если же акселерометры являются датчиками наклона, включенными в замкнутый контур стабилизации платформы относительно горизонта, то этот способ скорее всего неприемлем. Т.к. сильная НЧ-фильтрация сигналов с датчиков существенно ослабит обратную связь в области быстрых измерений наклона и эти возмущения останутся нескомпенсированными. Запаздывание, вносимое НЧ-фильтром высокого порядка с малой частотой среза тоже скажется на работе контура пространственной стабилизации робота, ухудшив его запас устойчивости и (возможно) увеличив колебательность.

................................................................................

...............

Простите, но Вы не поняли.

Я утверждаю, что углы наклона можно получить по одномоментному измерению, безо всякой фильтрации, если есть соотв. ограничения.

Видимо, придётся пояснить. Попытаюсь сделать это с помощью рисунка, для двумерного случая (кстати, для былансирующего робота вполне можно обойтись только двумя акселерометрами).

Итак, есть система измерения, связанная с объектом: OXY, на которую действуют ускорение силы тяжести g, и линейное ускорение a. Вертикальную составляюшую линейных ускорений положим тождественно равной 0. Измеренный датчиками вектор обозначим как b (см. рис.).

post-4987-1170627854_thumb.jpg

Находим длину вектора b:

|b| = sqrt(x^2+y^2), где x и y - проекции вектора b на оси OX OY соответственно.

Находим длину вектора a:

|a| = sqrt( |b|^2-|g|^2)=sqrt(x^2+y^2-|g|^2), где |g| - модуль ускорения свободного падения, равный 9,8 м/(с*с).

Далее, чтобы не писать формУлы, поясню графически: пересечение двух окружностей радиусов |a| и |g| даст две точки возможного положения конца вектора g: B и C. Одно из этих векторов должен быть отброшен (изображён красным), а второй взят в качестве измеренного. По нему легко находится угол α.

Как видите, задача могла быть решена и во времена Пифагора. :)

Как отбросить "лишнюю" точку - подумайте сами. В этом нет ничего сложного.

Вопросы?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Мы используем, AXRS150, скорости поворота при закручивании гаек явно меньше 150 градусов/с smile.gif

 

"на столе" точность измеряемого угла ~ 1 градус, а если в динамике (у нас- в полете) падает вдвое примерно. Уход в статике (на поворотном столе, скорости до 60 гр/с, ускорения до 30 гр/с^2) составляет 1-2 градуса в минуту, в динамике 3-7. Термокомпенсация индивидуальная по пяти точкам.

 

Для полетов этого вполне хватает, а вот для гаек- вряд ли smile.gif.

 

термостатирование вовсе не обязательно (мне так кажется), это мюрату надо было греть, а то вообще голяк. :) кстати, уход нуля у некоторых экземпляров adxrs150 не превышает 2 градуса/с в диапазоне от - 15 до +60 , но блин, как правило, по закону подлости, этим гироскопом никогда не оказывается курсовой - термокомпенсация настраивается и тестируется на поворотном столе , когда все уже собрано :) .

Понятно. Но калибровка гироскопов в этом случае связана с большими сложностями: нужен двухкоординатный поворотный стол, да ещё с термокамерой, в которую нужно помещать ИНС. Такое оборудование, например, в Москве есть только в 2-3 конторах, и доступ к нему сильно ограничен. В России сейчас поворотные столы не делают, а зарубежные стОят >100К долларов.

 

...некоторые люди приводят цифры что в динамике у них 2-3 градуса уходы, ну... может и можно чего добиться, такой уход нас вполне устраивает :)

 

А 6-8 градусов в минуту в полете- это пролететь над дорогой против ветра по прямой 700м со скоростью 40-50 км/ч на высоте 50м ( gps коррекция выключена!) и не потерять эту дорогу из поля зрения 40- градусного объектива плановой камеры...

Честно говоря, Ваш результат впечатляет, я считал, что должно получится хуже (во всяком случае, мне такой точности добиться не удавалось, видимо, из-за отсутствия нормального калибровочного оборудования).

Кстати, ADXRS150 снимают с производства в этом году... :(

Share this post


Link to post
Share on other sites
Простите, но Вы не поняли.

Теперь понял. Подобный способ вычисления наклона мне в голову не приходил. Спасибо за идею.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Действительно интересная идея. спасибо.

 

но если я правильно понял такой способ будет неприемлим при движении по наклонной траектории?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Действительно интересная идея. спасибо.

 

но если я правильно понял такой способ будет неприемлим при движении по наклонной траектории?

Кроме того, если "линейное" ускорение, т.е. ускорение по горизонтали, отсутствует, то угол наклона не может быть вычислен?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Подобный способ вычисления наклона мне в голову не приходил...
Не Вам одному...

Однажды предложил его человеку, который всю жизнь занимался ИНС. По-моему, он мне так до конца и не поверил, всё подвох искал... :biggrin:

 

но если я правильно понял такой способ будет неприемлим при движении по наклонной траектории?
Ищите ограничения! Может так статься, что способ впролне подойдёт и для движения по наклонной плоскости.

Если нет - используйте доп. инфу, напр., о скорости вращения колёс.

 

PS. Оси акселерометров, кстати, лучше направить под 45град. к горизонту По-моему, ошибка для малых углов отклонения от вертикали тогда будет меньше.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Кроме того, если "линейное" ускорение, т.е. ускорение по горизонтали, отсутствует, то угол наклона не может быть вычислен?

Цель всех этих манипуляций - выделить из показаний акселерометров компоненты вектора g. Если "линейное" ускорение равно нулю, то разность |a| = sqrt( |b|^2-|g|^2) тоже равна нулю и компоненты вектора g определяются однозначно. Т.е. угол можно считать прямо из показаний акселерометров без запуска процедуры отбрасывания лишнего решения.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Честно говоря, Ваш результат впечатляет, я считал, что должно получится хуже (во всяком случае, мне такой точности добиться не удавалось, видимо, из-за отсутствия нормального калибровочного оборудования).

Кстати, ADXRS150 снимают с производства в этом году... :(

 

блин, это фигово :) ну да элтех не даст нам погибнуть - запасы наверное еще год лет будут, мож чего и подберется на замену... :)

 

по поводу стола - он у нас одно координатный, механика старинная :), калибруем каждую ось по очереди. Да, имеется разброс чувствительности , но не большой. Нули уходят иногда намного сильнее. термокамеры как таковой нету- просто сначала блок автопилота охлаждаем до -20 потом он самостоятельно медленно нагревается, и при этом крутится на столе , с остановкми. :) температура измеряется самим гироскопом...

 

думаю вообще отказаться от 3- кратной процедуры калибровки чувствительности от температуры, оставить только коррекцию нулей (на компе написана прога которая записывает массив данных с 6 датчиков, потом самостоятельно выбирает 5 точек и 7 коэффициентов поправок :) , а то блин по 2 часа на на всю калибровку/настройку уходит...

по поводу предложенного метода- по акселерометрам- в точку! я его у rotomotion подсмотрел :)

 

Станислав, а если не секрет- где вы работаете (в какой фирме) , что делаете?

Share this post


Link to post
Share on other sites
по поводу стола - он у нас одно координатный, механика старинная :), калибруем каждую ось по очереди. Да, имеется разброс чувствительности , но не большой.

Как-то Вы уже проговорились по поводу конструкции стола. Продолжу пытать Вас дсльше.

 

Каким образом Вы закрепляете калибруемый модуль на вращающейся поверхности? У таких модулей, как правило, одна опорная поверхность, которая выдерживается с хорошей механической точностью. На нее модуль поставить можно. А вот на остальные - как правило не получается, т.к. мешают всевозможные крепления, торчащие гайки и т.д. Как Вы обходите эти трудности?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Это приспособление весьма тривиально и сделано ну очень просто всего за полчаса:), точность установки - примерно 0.2 градуса, погрешность перпендикулярности плат ИНС примерно такая же,

 

закрепляем мы плату автопилота просто в пластиковой рамке по внешнему контуру, опорной поверхностью служит весь периметр платы шириной 0.8мм, ( весь автопилот размерами 40х35мм) , рамка крепится к г- образному уголку уголку склееному из 2-х кусков пластика толщиной миллиметров 6, все это просто кладется нужной стороной на поворотный стол, на стол просто приклеены ограничители чтоб стояло примерно в центре :)-

 

На этом же столе лежит небольшой аккумулятор для питания всего этого дела и модуль ктр (командно- телеметрической радиолинии) все остальные внешние устройства для калибровки ИНС не нужны :)

 

А вы, NickNich, что разрабатываете/производите, если не секрет?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Кстати, ADXRS150 снимают с производства в этом году...
блин, это фигово :) ну да элтех не даст нам погибнуть - запасы наверное еще год лет будут, мож чего и подберется на замену...
Думаю, переживать не стОит. Пару лет они ещё в продаже, наверное, будут.

AD, между прочим, предлагает им замену "не отходя от кассы". Марку прибора могу сообщить только завтра, но в природе его ещё нет.

 

...по поводу стола - он у нас одно координатный, механика старинная :) , калибруем каждую ось по очереди. Да, имеется разброс чувствительности , но не большой. Нули уходят иногда намного сильнее. термокамеры как таковой нету- просто сначала блок автопилота охлаждаем до -20 потом он самостоятельно медленно нагревается, и при этом крутится на столе , с остановкми. :) температура измеряется самим гироскопом...
Та-ак, интересно.

То есть, Вы утверждаете, что при таком способе калибровки ADXRS (без снятия матрицы чувствительностей по 3-м осям, и без точной калибровки по температуре), Вы можете получить при вращении платформы в произвольных плоскостях в течение минуты, скажем, со скоростью 1 (или 2, или 0,5) рад/с точность финального значения угла в 5-6 град? Простите, но более чем не очень верится.

Может, Вы говорите об уходе платформы от "нулевого" положения в 5-6 град за минуту? На это ещё можно согласиться....

 

...думаю вообще отказаться от 3- кратной процедуры калибровки чувствительности от температуры, оставить только коррекцию нулей (на компе написана прога которая записывает массив данных с 6 датчиков, потом самостоятельно выбирает 5 точек и 7 коэффициентов поправок :) , а то блин по 2 часа на на всю калибровку/настройку уходит...
А как Вы интегрировать угловые скорости собираетесь, если чувствительность гироскопов не откалибрована?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Это приспособление весьма тривиально и сделано ну очень просто всего за полчаса:), точность установки - примерно 0.2 градуса, погрешность перпендикулярности плат ИНС примерно такая же,

Погрешность установки плат 0.2 градуса - это очень серьезная цифра, означающая отклонение платы от посадочной поверхности не более 35*sin(0,2) = 0,12мм. Круто...

 

Погрешности сборки микрогироскопа в датащите не написано, но для АналогДивайс акселерометра погрешность установки оси чувсвтительности при сборке - около 1 градуса. Еще есть угловая погрешность монтажа микросхемы на плате - там все совсем грустно...

 

Вот на чем Ваши коллеги из ЛЭТИ калибруются. Стол одноосный, но с дополнительным поворотным фиксатором.

Share this post


Link to post
Share on other sites

погрешность сборки плат 0.2 градуса- это потому что дюралевое цельнофпезерованное приспособление (уголок с пазами) в котором они фиксируются при сборке сделано с такой точностью :) на самом деле погрешность установки бга корпусов на мой взгляд действительно, градус или больше :(. но я ко всем этим установкам отношусь не очень щепетильно- реально в динамике уходы все равно велики, погрешности тоже в несколько раз больше установки углов...

 

Поэтому когда текнол утверждает что у них 0.3 градуса точность измерения углов- ну, что ж очень здорово, а почему тогда маршрут такой кривой? ;) мерять точно еще означает точно рулить :) (да и самолет на котором наполовину все держится на скотче и винт задом наперед стоит- и это на выставке! вызывает некоторые сомнения ;-) )

 

в ЛЭТИ подход исследовательский, молодцы, особенно про исследование распространения радиоволн мне понравилось... погрешность аксерометров мы не измеряли, доверились даташитам ... только точку 45 градусов один раз померяли- в полградуса (дискретность ацп) попали и ладно. А вот гироскопы после неудачных опытов с мюратой исследовали придирчиво :)

Share this post


Link to post
Share on other sites
[

Книг по этой теме тоже море. Но другое. Есть даже пересечение этих морей, в области гиростабилизации. Т.к. у вас нет поворотной гироплатформы, то связка ДУС и акселерометров (ещё их называют ДЛУ) делается вычислительно. Т.е. система получается бесплатформенная.

 

 

Прошу прощения за дилетантский вопрос:

 

А можно ли стабилизировать платформу (поддерживаемую несколькими несущими винтами)

без гиростабилизации, только на основе информации от многоканального высотомера (4...6 каналов с точностью в ед. см)?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this