[Dikoy 3]

Это не от дрожащих рук, а от сознательного его расположения не в центре вращения объекта (более того, его там нельзя было разместить, так как объект летал на привязи). И он отлично показывал центростремительное ускорение, вызванное равномерным вращением, которое пересчитывалось в угловую скорость, и, собственно, ее стабилизировало на заданном уровне. И именно акселерометр

Мы говорим о накоплении N точек результатов измерений и нахождении той единственной, сумма квадратов расстояний от которой до каждой из имеющихся минимальна. Это называется МНК (метод наименьших квадратов).

Да ладно? Хотите сказать, что на уровне моря в атлантике оно значительно отличается от на уровне моря в тихом океане? Или судно может вскарабкаться в высокогорное озеро?

Ну, это из серии "гланды вырезать через Ж". Я тоже делал коррекцию пировертикали по акселерометру и ДУСу (легко выгуглить мои патенты на эти методы), и оно тоже как-то работало, но у меня то цель была - диссер. И я просто материал набирал. Применять же такую стабилизацию на практике... :laughing:

 

МНК, это вообще не про то.

 

Да, оно отличается. Для измерения гравитационных аномалий используются приборы "гравиметры". Именно с гравиметра я и начал свой путь в инерциальные системы стабилизации Я больше скажу, у нас б Боготе есть una problema grande. Высота 2600м, а эталоны калиброваны на 300м, то есть в "нормальных условиях". и всё. По метрологическим нормам их нельзя использовать.

Особенно это касается всякого рода поплавков.

[SM 0]

Ну, это из серии "гланды вырезать через Ж".

Это из серии цены решения. LIS3DH стоит бакс, кушает почти ноль, весит почти ноль, и площади занимает тоже почти ноль, и измеряет центростремительное ускорения в той задаче с достаточной точностью, чувствительностью и разрешающей способностью. Так зачем там инклинометры за полсотни баксов? Докучи, когда его расположение в 5-15 метрах от центра вращения...

 

А МНК тут еще как причем. Это оптимальное (с математической точки зрения) решение для поиска (вычисления) наиболее вероятной точки, соответствующей измеряемой величине, при наличии N результатов измерения этой величины.

 

 

PS

Насчет гравитационных аномалий не знал... Только про магнитные знал. Спасибо!

[Tanya 4]

А это переменная составляющая... Она отфильтровывается за ненадобностью.

Волны не всегда стационарны. А ТС ведь хотел 5 раз в секунду иметь правильное число.

А это смотря как на гашетку надавить :) Я сам любитель на катере погонять, и ускорения там вполне себе нормальные, если ручку газа в правильное положение поставить :)

Вот тогда Пифагор в числах. Для горизонтального ускорения в сотую земного кажущийся угол будет (грубо) половина градуса (которую хотел ТС иметь). А модуль суммарного ускорения, который Вы хотели использовать, будет больше всего на половину сотой процента.

А Кориолисом просто пренебречь... А то еще и компАс магнитный надо будет прикручивать в систему.

Вот не уверена.

[SM 0]

Волны не всегда стационарны. А ТС ведь хотел 5 раз в секунду иметь правильное число.

Я так понял, что эти 5 раз в секунду нужны были как раз для того, чтобы скомпенсировать волнение, и чтобы накопить достаточно измерений для повышения разрешающей способности. Дифферент у корабля, обычно, с такой скоростью значительно изменяться не может, если, конечно, его не торпедировали. Да и при наличии фильтра какой угодно длины, при анализе сколько угодно данных из прошлого, можно обеспечить на выходе те же 5 раз в секунду, если надо, лишь бы скорости "считалки" хватило.

 

Вот тогда Пифагор в числах. Для горизонтального ускорения в сотую земного кажущийся угол будет (грубо) половина градуса (которую хотел ТС иметь). А модуль суммарного ускорения, который Вы хотели использовать, будет больше всего на половину сотой процента.

Ну да, как-то так. Но это вопросы лишь к точности измерения, и точности вычисления. Учитывая, что акселерометр дает сразу проекции вектора на оси, он и даст по оси, допустим, Z, число g, а по оси, допустим X, одну сотую g. Что есть вполне адекватные значения. И из них будет вполне точно вычислено, что дифферента нет, а двигаемся вперед с ускорением 1/100 g. Чувствительность самого дешового средне-паршивого акселерометра, так, к сведению, около 1 mg по каждой из осей.

[Tanya 4]

Я так понял, что эти 5 раз в секунду нужны были как раз для того, чтобы скомпенсировать волнение, и чтобы накопить достаточно измерений для повышения разрешающей способности. Дифферент у корабля, обычно, с такой скоростью значительно изменяться не может, если, конечно, его не торпедировали. Да и при наличии фильтра какой угодно длины, при анализе сколько угодно данных из прошлого, можно обеспечить на выходе те же 5 раз в секунду, если надо, лишь бы скорости "считалки" хватило.

Как Вам удается предсказать цунами?

Ну да, как-то так. Но это вопросы лишь к точности измерения, и точности вычисления. Учитывая, что акселерометр дает сразу проекции вектора на оси, он и даст по оси, допустим, Z, число g, а по оси, допустим X, одну сотую g. Что есть вполне адекватные значения. И из них будет вполне точно вычислено, что дифферента нет, а двигаемся вперед с ускорением 1/100 g. Чувствительность самого дешового средне-паршивого акселерометра, так, к сведению, около 1 mg по каждой из осей.

Вот как раз и хотела показать, что ускорение от наклона не отличить. А ведь волны еще добавят ошибку. 1 mg - это десятая процента. Это ведь намного больше, чем 5 тысячных. Или уже нет?

[SM 0]

Как Вам удается предсказать цунами?

А зачем мне его предсказывать? Если дифферент вызван цунами, то он не дифферент? Это уже явно не качка. Хотя вероятность попасть в цунами вряд ли сильно выше вероятности быть торпедированным (особенно, на небольшом речном судне) :) А результат в обоих случаях, скорее всего, примерно одинаков, и измерять дифферент уже смысла нет :)

 

Вот как раз и хотела показать, что ускорение от наклона не отличить. А ведь волны еще добавят ошибку. 1 mg - это десятая процента. Это ведь намного больше, чем 5 тысячных. Или уже нет?

Так я тут и спорить не буду даже. При точности измерения ускорения, допустим, +-2 mg (цифра на шару, 1 mg это была разрешающая способность) точность вычисленного через Пифагора и арккосинус отношения к идеальному g угла на малых углах будет где-то +-3 градуса, при этом 0.57 градуса, которые даст угол, синус которого равен 0.01, вообще теряется внутри этой точности. Отсюда следует лишь то, что измерять ускорение надо с точностью, которую явно не даст акселерометр за 50 рублей, и ничего более.

 

 

[Tanya 4]

А зачем мне его предсказывать? Если дифферент вызван цунами, то он не дифферент? Это уже явно не качка. Хотя вероятность попасть в цунами вряд ли сильно выше вероятности быть торпедированным (особенно, на небольшом речном судне) :) А результат в обоих случаях, скорее всего, примерно одинаков, и измерять дифферент уже смысла нет :)

Цунами - это моя неудачная гипербола. Цунами вдали от берега трудно заметить. А хотела намекнуть, что предсказание - вероятностная вещь в принципе.

 

Так я тут и спорить не буду даже. При точности измерения ускорения, допустим, +-2 mg (цифра на шару, 1 mg это была разрешающая способность) точность вычисленного через Пифагора и арккосинус отношения к идеальному g угла на малых углах будет где-то +-3 градуса, при этом 0.57 градуса, которые даст угол, синус которого равен 0.01, вообще теряется внутри этой точности. Отсюда следует лишь то, что измерять ускорение надо с точностью, которую явно не даст акселерометр за 50 рублей, и ничего более.

Тут не поспоришь, конечно. Вот для ТС, который спрашивал про оценку, дам ее.

Для малых ускорений по горизонтальной оси (a) разложение в ряд до второго члена (по теореме Пифагора) дает значение полного ускорения g* (1+1/2(a/g)^2). Тот же результат удивительным образом дает теорема (т.наз. степень точки) о произведении секущих круга. Оттуда получаем 2g*(delta g) = a^2 (приближенно).

[SM 0]

-

[acvarif 0]

Тут не поспоришь, конечно. Вот для ТС, который спрашивал про оценку, дам ее.

Для малых ускорений по горизонтальной оси (a) разложение в ряд до второго члена (по теореме Пифагора) дает значение полного ускорения g* (1+1/2(a/g)^2). Тот же результат удивительным образом дает теорема (т.наз. степень точки) о произведении секущих круга. Оттуда получаем 2g*(delta g) = a^2 (приближенно).

Полезное предыдущее обсуждение. Полезные формулы. Только не врубился к чему. Разрешающая способность акселерометра - разрядность АЦП. Точность получения данных (дельта g и впоследствии угла в градусах) с применением разного рода математики это далеко не то же самое что разрешающая способность. Сколько это в цифрах пока не понятно. Что стало понятно:

Для измерения углов дифферента небольшого тихоходного речного судна вполне подойдут 2 встречно расположенных дешевых акселерометра. Во всяком случае статический угол наклона гидроакустической антенны с присоединеннной к ней электроникой (где и должны располагаться акселерометры) в покое вполне можно измерить.

Дальше пока так и осталось все в небольшом тумане. С какой точностью можно получать таким образом угол наклона антены 5 раз в секунду (антенна распложена на носу судна) при движении судна? Можно ли применив дешевые микросхемы и несложную математику добиться точности в хотя-бы в 0.5 градуса (лучше 0.1 градуса)?

 

На данный момент у меня на столе модуль с LIS3DH подключен к компу и выдает на экран сырые данные в mg. В покое по двум осям все скачет на 2 десятка mg. А что говорить в движении на судне? 2 десятка mg в одну и другую сторону это уже далеко за 0.5 град...

Изменено 3 марта, 2015 пользователем Acvarif

[SM 0]

На данный момент у меня на столе модуль с LIS3DH подключен к компу и выдает на экран сырые данные в mg. В покое по двум осям все скачет на 2 десятка mg.

 

На столе нет никакого покоя. То кто-то где-то пройдет, создав вибрацию, то еще что-то такое произойдет, вот оно и скачет. Стоит дунуть на него, или аккуратно коснуться стола, так он почувствует силу от дуновения, на него воздействующую, или вибрацию от касания. Это все - всевозможная переменная составляющая и шумы, которые надо программно отфильтровать. Для этого надо иметь информацию о данных не только текущих, а и за какое-то прошедшее время. На это же время, какую даст задержку фильтрация, надо задержать и показание эхолота. В результате к каждой выборке данных с эхолота будете иметь данные о крене/дифференте. Если грамотно подойти к вопросу о фильтрации, то в состоянии покоя, но в условиях некой зашумленности и помех, на LIS3DH, получите, думаю, +-0.2..0.3 градуса (это на вскидку). Но это именно в состоянии покоя, когда нет ускорений, имеющих неотфильтровываемый характер - то есть они не шумы с нулевым матожиданием, и не периодическая качка. А вот когда дело дойдет до компенсации ускорений, вызванных работой двигателя, там начнется совсем другая тема, по которой, в плане точности, Tanya дала оценки.

 

PS

2 десятка mg - это 0.02g - это 1.14 градуса, это вполне нормальная дерготня от тех ускорений, которые воздействуют на лежащий на столе предмет. Повторю - их надо фильтровать. Периодическую составляющую и часть шумов, наверное, обычным ФНЧ, а затем еще и МНК, для дальнейшего уточнения измерения. Хотя, тут, конечно, надо бы проанализировать реальный характер помех и шумов.

[Tanya 4]

Полезные формулы. Только не врубился к чему.

 

Надо врубаться... Помогу.

Нарисуем окружность радиуса модуль g. Пусть 2 оси чувствительности ориентированы вертикально (на столе) и горизонтально. При повороте датчиков вычисляемый вектор ускорения будет поворачиваться (начало в центре, конец - на окружности). Угол дается (в радианах для малых углов) как отношение проекций на эти две оси.

При ускорении системы по горизонтальной оси величиной a регистрируемый вектор будет кончаться уже не на окружности, а на конце горизонтальной касательной длиной а. Нам (если мы не видим увеличения полного ускорения) будет казаться, что есть наклон с углом а/g. Вопрос в том, можем ли мы отличить наклон от ускорения, используя изменение модуля суммарного вектора.

Используем теорему о произведении отрезков секущей, равной квадрату длины касательной.

Произведение отрезков секущей, проведенной через центр к концу вектора суммарного ускорения (там, где кончается вектор а), будет приближенно равно 2g*(ту часть суммарного вектора, которая выходит за окружность = приращение g). Приравняем это квадрату а. Получаем оценку приращения. Если мы не можем такую величину зарегистрировать, то и не можем отличить наклон от ускорения по горизонтальной оси.

[Serhiy_UA 1]

Вот еще идея, самодельного датчика.

Нужен сферический сосуд, в горловине которого простейшая видеокамера с подсветкой, направленная объективом вовнутрь. А на дне сосуда небольшое количество вязкой жидкости, например, масла.

Если сосуд расположен вертикально, то круглое пятно от масла будет изображено в центре, а при наклонах – смещаться. По этому смешению можно определить угол наклона в пространстве.

Обработку видео можно автоматизировать...

 

Как модификация, вместо масла - капелька ртути.

[Gorby 6]

Вот еще идея, самодельного датчика.

Нужен сферический сосуд,

 

Гениально!

Совсем немного осталось до магнита на веревочке - и тогда точно уж никаких проблем со смачиваемостью\капиллярностью.

А, и тоже видеокамеру...

[acvarif 0]

Надо врубаться... Помогу.

Нарисуем окружность радиуса модуль g. Пусть 2 оси чувствительности ориентированы вертикально (на столе) и горизонтально. При повороте датчиков вычисляемый вектор ускорения будет поворачиваться (начало в центре, конец - на окружности). Угол дается (в радианах для малых углов) как отношение проекций на эти две оси.

При ускорении системы по горизонтальной оси величиной a регистрируемый вектор будет кончаться уже не на окружности, а на конце горизонтальной касательной длиной а. Нам (если мы не видим увеличения полного ускорения) будет казаться, что есть наклон с углом а/g. Вопрос в том, можем ли мы отличить наклон от ускорения, используя изменение модуля суммарного вектора.

Используем теорему о произведении отрезков секущей, равной квадрату длины касательной.

Произведение отрезков секущей, проведенной через центр к концу вектора суммарного ускорения (там, где кончается вектор а), будет приближенно равно 2g*(ту часть суммарного вектора, которая выходит за окружность = приращение g). Приравняем это квадрату а. Получаем оценку приращения. Если мы не можем такую величину зарегистрировать, то и не можем отличить наклон от ускорения по горизонтальной оси.

Спасибо. Вобщем смысл понятен. Горизонтальное ускорение, которое датчик может воспринимать как наклон. Но поступало предложение о двух датчиках расположенных встречно. Прокатит? Ну и про дорогостоящий вариант http://www.muratamems.fi/sites/default/fil...8261700a3_0.pdf Опять же разрешение очень высокое. Про точность нужно читать документ. Внутрях вроде какраз два встречных датчика + фильтр. Насколько оправдано для задачки с речным судном и гидроакустической антенной?

[Tanya 4]

Спасибо. Вобщем смысл понятен. Горизонтальное ускорение, которое датчик может воспринимать как наклон. Но поступало предложение о двух датчиках расположенных встречно. Прокатит? Ну и про дорогостоящий вариант http://www.muratamems.fi/sites/default/fil...8261700a3_0.pdf Опять же разрешение очень высокое. Про точность нужно читать документ. Внутрях вроде какраз два встречных датчика + фильтр. Насколько оправдано для задачки с речным судном и гидроакустической антенной?

Более того, если ускорение таково, что сумма его с вектором ускорения силы тяжести лежит на окружности (той самой), то никаким способом, даже если мы измеряем абсолютно точно, мы не можем его отличить от наклона. Почитайте что-нибудь из механики про переход в неинерциальные системы отсчета. Про встречные датчики... см. первый совет. Про речные суда и гидроакустические антенны ничего сказать не могу.