Regler-Parameter für Autopilot

Hallo Achim,
ich habe in den letzten Monaten leider nichts mehr gemacht (neuer Nachwuchs, Rest der Familie, Haus und Job gehen halt vor).
Ich habe mir eine Twinstar gekauft. Dank LiPo Akku (11,1V,3300mAh) dürfte ich locker 200g Zuladung verkraften können. Die Motorisierung habe ich gleich erhöht um gemütlich mit Teillast fliegen zu können.
Die Geschwindigkeit wollte ich garnicht messen (allerdings den GPS-Geschwindigkeitswert protokollieren). Solange die Fluglage (mit ADXL202) im Normalbereich liegt und sinnvol Gas gegeben wird, sollte die Fluggeschwindigkeit immer im grünen Bereich liegen. Das Gas sollte einen Grundwert 50-75% haben und dann in Abhängigkeit von gewünschten Höhenänderungen leicht korrigiert werden. Soweit meine Theorie, die noch nicht erprobt ist. Da ich den Jackpot nicht gewonnen habe, wird meine Zeit leider weiterhin viel zu begrenzt sein...
Aber auf Deine HP sehe ich gelegentlich :-)

mfg

Stefan

Ich wollte noch 2 Anmerkungen nachreichen:
Bei dem "Windrad" habe ich etwas Bedenken, ob Du die Geschwinigkeit des Modells oder des Ansaugluftstroms mißt. In Anbetracht der Größe könnte natürlich eine außermittige Montage neue Probleme mit sich bringen.
Ich habe zur Höhenmessung einen Luftdrucksensor verbaut, der mit 12 bit eine Auflösung von ca 30cm ergibt. Den GPS-Höhendaten traue ich überhaupt nicht. Ich will auch sie nur protokollieren, nicht aber zur Steuerung verwenden.

mfg

Stefan

Hallo,

welchen Luftdrucksensor hast du denn verbaut?
Ich hab den MS5534 von INTERSEMA, der ist bereits temperaturkompensiert (softwaremäßig) über SPI angeschlossen. Meine Werte schwanken jedoch ganz schön (+/- 5m). Sollte mich aber durch die Lagestabilisierung mittels IMU hoffentlich nicht weiter stören.

@voidpointer
Ich hab leider nur ein paar der MS1E von u-blox, ganz schöner Klopper und Stromzieher, aber für mehr ist erstmal nix im Geldbeutel drin...

Gruß
Tom

Zitat:

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welchen Luftdrucksensor hast du denn verbaut?

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Der ist von Fuji, den Typ kann ich aus dem Kopf nicht sagen. Der wurde schon häufiger bei ebay angeboten.
Wer etwas mehr auszugeben bereit ist, dann auch einen fertigen Sensor mit I2C-Schnittstelle nehmen (ich glaube gut 40 EUR kostet der).
Ich habe noch einen Op-Amp und dann den 12bit-AD-Wandler.

mfg

Stefan

Hi Stefan, Hallo Tom,

wegen der Höhenmessung: ist klar, dass man GPS-gestützt keinen Landeanflug machen sollte. Bei +-5 Metern Genauigkeit ist das eine heikle Sache. Das geht dann wohl erst mit Galileo. Oder mit einer 100 Meter langen Landepiste (angenommene Sinkrate 1m auf 10m, Ungenauigkeit 10 Meter). ;-)

Ich mache die Flüge deshalb auch immer in min. 50 Metern Höhe. Mit der neuen Motorisierung kommt der Easystar jetzt auch schneller hoch.

Ein Höhenmesser mit I2C ist bestimmt ne gute Sache. Der Vorteil von I2C ist, dass es das Hardwaredesign stark vereinfacht - man braucht nur noch genügend "Steckplätze" vorsehen und den Rest erledigt die Software. So wird man nicht durch elektronischen Kleinkram abgelenkt und kann sich auf die Hauptsache konzentrieren. Mir wird der I2C-Bus immer sympathischer...

Bezüglich des Windrades bin ich gerade wieder auf der Suche nach etwas besseren. Für Jet-Modelle gibt es ein Pitot-Rohr (ca. 130 Euro), das hat einen Messbereich von 30 - 500 km/h. Für langsame Flugzeuge also nicht zu gebrauchen. Ich suche also wieder ein Windrad, das kleiner als mein jetziges ist, nicht so träge, also nicht nachläuft und vielleicht optisch funktioniert. Idealerweise mit I2C-Anschluss (war n Scherz ;-) ) Wegen der Ansaugluft mache ich mir keine Sorgen - ein Staubsauger hat in 30cm Entfernung auch keine Wirkung mehr.

Wegen GPS: es gibt jetzt eins von u-blox bei Conrad für ca. 60 Euro. Das hat einen USB-Anschluss, sollte aber auf seriell umzulöten sein. Preislich günstiger wird es wohl so schnell nicht.

Ich werde demnächst mal ein paar Logfiles online stellen, dann könnt Ihr Euch ein Bild über die Qualität der GPS-Daten machen.

Gruß, Achim.

Moin Achim,

Zitat:

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wegen der Höhenmessung: ist klar, dass man GPS-gestützt keinen Landeanflug machen sollte. Bei +-5 Metern Genauigkeit ist das eine heikle Sache

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Ich habe mir noch nie die Schwankungen der GPS-Höhe in einem kurzen Zeitraum betrachtet. Mir war nur aufgefallen, daß die Angabe bei mir direkt nach der Positionsbestimmung deutllich mehr als 5 m schwankt. Für eine Höhensteuerung scheinen mir aber selbst 5m entschieden zu schlecht zu sein.

Zitat:

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Der Vorteil von I2C ist, dass es das Hardwaredesign stark vereinfacht - man braucht nur noch genügend "Steckplätze" vorsehen

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Nichteinmal, es ist ja ein Bus, an den man beliebig viele Bausteine hängen kann. Ich plane auch noch ein I2C-LCD um mir Parameter anzusehen und verändern zu können, die Trimmfunktion sozusagen. Wenn die Trimmwerte alle in einem I2C-Speicher liegen, kann ich sie prima verändern und speichern.

Gestern Abend habe ich spontan an der Twinstar weitergebaut :-)
Auch habe ich die Motorisierung getestet. Zwei mal 11V, 13A sollten doch ausreichend sein :-)

mfg

Stefan

Hallo,

es gibt Neuigkeiten. Habe mich in den letzten Tagen schrittweise an vernünftige Parameter für die PID-Regelung des Seitenruders herangetestet. Dazu habe ich die Software so modifiziert, dass ich Motor und Höhe weiter fernsteuere und nur die Seite über GPS geregelt wird. Die Parameter sind derzeit KP = 4.0, KI = 0.1, KD = 6.0. Die PID-Regelung berechnet dabei aus der Abweichung des Kurses (in Grad) die Servostellung (in Millisekunden), welche sich zwischen -400 und +400 bewegt. In der angehängten Grafik sieht man einen Ausschnitt aus der 3D-Darstellung des gestrigen Testfluges. Den autonomen Anteil habe ich blau gefärbt. Gestern war ziemlich böiger Wind, der im entsprechenden Abschnitt von der Seite kam. Wie man sieht, hat der Flieger einigermaßen die Spur gehalten - vielleicht besser, als man es manuell steuern könnte.
Zwei Minuten später hat ihn dann allerdings bei Gegenwind eine Böe erwischt (oder war es ein Sprung in den GPS-Daten?), so dass ich eingreifen musste.

Trotzdem bin ich optimistisch. Als nächstes werde ich die Parameter für das Höhenruder austesten. Ich bin mir dabei noch nicht ganz sicher, ob ich jetzt die Abweichung der Sink- bzw. Steigrate regeln soll oder einfach die Abweichung von der Zielhöhe (das wäre ja die Integration der Steigrate). Ich versuche es erstmal mit der Höhenabweichung.

@Stefan: zweimal 11V mit 13A klingt kräftig genug, um den Flieger zügig auf Höhe zu bekommen.

Gruß, Achim.

Hallo voidpointer und alle,
habe über dein Fahr- und Flugzeug gelesen, es gefällt mir sehr. Was sind das für Regler die ihr da verwendet? (Ich weis was ein PID ist)
Was würdet ihr denn für mich zum Einstieg empfehlen? Ich bräuchte ein SAM LS und ein INS. Wozu braucht man ein TIM LP? Ich kann etwas Assembler und kenne den µP8051.
Ich baute einen Autopilot(nie getestet) mit einem Fluxgate. alles diskret aufgebaut bis zur Servoansteuerung. Wie macht ihr die Höhensteuerung?
Aber das geht ja heute viel kleiner. gibts da Pläne?
Flieger hätte ich.
Bin für Tips sehr dankbar,
Viele Grüße, J 8-[ ohannes

Hallo Johannes,

welche Regler meinst Du? Die PID-Regler sind in Software realisiert - ziemlich genau so, wie es im RN-Wissen beschrieben ist. Eine Regelgröße wird gemessen, die Differenz bestimmt und schließlich die Stellgröße durch die PID-Formel berechnet. Dabei gibt es für jede Stellgröße eigene Parameter. Um diese geht es in diesem Thread. Bei meinem Flieger müssen Stellgrößen für Seitenruder, Höhenruder und Fahrtregler berechnet werden. Als Sollwert setze ich dazu Richtung, Höhe und Geschwindigkeit jeweils separat. Es bietet sich natürlich an, die Stellgrößen zu mischen, d.h., wenn eine Kurve geflogen wird, sollte auch etwas "Höhe gegeben" werden, wenn der Flieger aufsteigen soll, wäre es hilfreich, nicht nur das Höhenruder zu steuern, sondern gleichzeitig auch mehr "Gas" zu geben. Aber das sind Feinheiten, die man später hinzufügen kann.

Was brauchst Du: So wie ich es versuche, brauchst Du als Sensor nur ein GPS-Modul, das eine möglichst hohe Update-Rate hat. So 5-10 Hz wären ganz gut. Ob das jetzt eines von ublox (SAM-LS oder TIM-LP) ist, musst Du entscheiden. Es gibt auch ständig neue und bessere Module, so dass man schnell die Übersicht verliert. Das GPS liefert Dir alle benötigten Daten wie Position, Höhe und Geschwindigkeit (über Grund) mit gewissen Toleranzen. Dann brauchst Du einen Microcontroller, der die GPS-Daten schnell genug verarbeiten kann. Wahrscheinlich geht schon ein schnell getakteter ATMega. Wegen der Bequemlichkeit und besseren Entwicklungsumgebung verwende ich einen Embedded-Linux Computer.
Andere Projekte verwenden andere Sensoren, oft mehrere in Kombination, z.B. IMU+GPS = INS oder Infrarot+GPS+3D-Magnetometer usw. Zum Einstieg empfehle ich Dir das Paparazzi-Projekt (Siehe oben).

Gruß, Achim.

Hi voidpointer,
Vielen Dank für die Erklärungen, habe mir das paparazi proj. schon angesehen, doch finde ich es ist für Fortgeschrittene. Du meinst ein GPS alleine ist ausreichend, ohne einen Autopilot? Welches Programm läuft denn auf deinem linux stick mit den Reglern?
Ich glaube man braucht unbedingt einen Autopilot für einen Stabilen Flug.
Du steuerst also die Richtung mit dem Seitenruder, und die Höhe mit dem Höhenruder und die geschwindigkeit mit dem Fahrtregler? alles nur mit den Daten aus dem gps ? Das funktioniert?
Viele Grüße,
Johannes =P~