Zweirad-Balancierer mit Gyro-Ratensensor

**µautonom** · 11.06.2007, 17:11

Hallo, uffi

ich sehe nur die Hälfte der Bilder auf deiner Homepage, liegst an mir?

Mfg

**uffi** · 11.06.2007, 17:34

@µautonom:

An sich müßte man alle Bilder sehen, da die Auflösung der Bilder aber recht hoch ist, kann es bei einer nicht-DSL-Verbindung etwas länger dauern, bis alle geladen sind.

Welchen Internetexplorer nimmst Du denn, Firefox?

Dein Beitrag erscheint doppelt, nimm doch bitte eine Kopie raus (Löschen).

**recycle** · 11.06.2007, 17:34

@uffi

Der Vorteil, beide Richtungen zu erfassen liegt dann darin, daß man den Fehler, der durch die Beschleunigung des Robots in Fahrtrichtung bei der Winkelbestimmung entsteht, herausrechnen kann

Genau das verstehe ich leider nicht.
Die x- und die y-Achse des Sensors stehen immer im 90 Grad Winkel zueinander.
D.h. die Messwerte für beide Achsen sind immer proportional zueinander und aus dem Messwert für die y-Achse kann man keine Infos entnehmen, die man nicht auch aus dem Messergebniss für die x-Achse errechnen könnte.
Wenn der Fehler durch die Beschleunigung in Fahrtrichtung im Messwert für die y-Achse nicht enthalten wäre, könnte man den Winkel ja gleich nur über die y-Achse ermitteln.

Ich glaube nicht, dass man über Radencoder die Beschleunigung so fein zeitaufgelöst bestimmen kann. Man braucht ja für jede Messung, also in meinem Fall 120 mal pro Sekunde, einen aktualisierten Wert für die Beschleunigung, damit man den korrekten Winkel berechnen kann.

Stimmt. Bei 120 Messwerten / Sekunde bräuchte man vermutlich einen Encoder der jede einzelne Umdrehung des Motors "vielstufig" auflösen kann.

Bei der aktuellen Implementierung des Roboters wird ja nur 1 Achse gemessen. Der Fehler in der Winkelbestimmung (verursacht durch die Beschleunigung) wird hier durch den Kalman-Filter herausgemittelt.

So wie ich mir das vorstelle, wird der Fehler durch die Beschleunigung in Fahrtrichtung durch die Messwerte des Gyros im Kalman-Filter unterdrückt, weil der Gyro die Beschleunigung ja nicht misst.
Ich kapier nur noch nicht so ganz, wie der Kalman Filter das macht - aber vielleicht steige ich da auch noch irgendwann hinter

Sorry für die Laxheit mit y und z.

Kein Problem, ich bin ja fast von alleine drauf gekommen

Mich interessierte hauptsächlich, inwieweit die verlinkten Berechnungen, bzw. die Formeln die du aufgeschrieben hast tatsächlich notwendig sind.

Wenn man sich zu dem Thema im Netz umsieht, findet man fast überall die Info, dass man mehrere Achsen messen muss, Rad-Encoder benötigt usw.
Rad-Encoder habe ich nicht, daher freut mich deine Bestätigung, dass es auch ohne geht.
Da ich den Vorteil beide Achsen zu messen nicht verstehe, freut mich hier auch, dass es offensichtlich auch mit nur einer funktioniert. Ich bin sozusagen auf der Suche nach der Minimalausstattung

Vielleicht finde ich ja nach fast 2 Jahren Pause doch noch mal die Zeit meine Versuche mit der Balanciererei zu entstauben und weiterzuführen

**uffi** · 11.06.2007, 17:48

@recycle:

Zwar geht die Beschleunigung a in beide Meßwerte ein, aber nicht gleichermaßen, sondern auf der einen Achse mit dem Sinus des Kippwinkels und auf der anderen Achse mit dem Cosinus des Kippwinkels. Und für die Erdbeschleunigung g ist es genau umgekehrt. Daher kann man aus den trigonometrischen Beziehungen dann beide Unbekannte aus den beiden Gleichungen auch bestimmen.

Man kommt auf dem Rechenweg zu einem nichtlinearen Gleichungssystem, dass sich allerdings bis auf ein Vorzeichen vor der Wurzel eindeutig lösen läßt. Das unbekannte Vorzeichen ist das der Beschleunigung a.

Ich hoffe, ich hab es so anschaulich genug erklärt.

Bzgl. Kalman Filter hast Du recht. Aus der Beschleunigungsmessung werden im wesentlichen nur die Langzeitänderungen übernommen (um die Drift des Gyro zu eliminieren). Die Kurzzeitänderungen werden vom Gyro-Sensor genommen. Dadurch fallen die schnellen Schwankungen auf dem Beschleunigungssensor nicht ins Gewicht. Zeitlich gemittelt tritt ja keine (dauerhafte) Beschleunigung auf.

@raoul4: das freut mich wirklich, daß Dir der Balancierer und der Fahrstuhl gefallen. Danke für Dein nettes Feedback!!!

Gruß, Dirk.

**recycle** · 11.06.2007, 17:49

An sich müßte man alle Bilder sehen, da die Auflösung der Bilder aber recht hoch ist, kann es bei einer nicht-DSL-Verbindung etwas länger dauern, bis alle geladen sind.

Ich glaube das Problem liegt eher daran, dass die Seite (vom Quelltext) etwas zu "dynamisch" aufgebaut ist. Ich habe eine schnelle Verbindung, bei mir springen die Bilder, bzw. die ganze Seite trotzdem ständig im Browserfenster herum und werden manchmal nicht richtig angezeigt.

Welchen Internetexplorer nimmst Du denn, Firefox?

Ich glaube den Firefox als "Internetexplorer" zu bezeichnen würde die Entwickler ziemlich garstig machen

Der Firefox zeigt die Bilder aber tatsächlich nicht an.
Sieht so aus als sei die Seite mit Microsoft Office erstellt, da tun sich andere Browser als der Internet-Explorer schwer mit.

**uffi** · 11.06.2007, 17:56

@recycler: Ja, die Seite wurde in der Tat mit word erstellt. Ich werde sie dann wohl nochmal mit phase5 überarbeiten.

**recycle** · 11.06.2007, 17:58

@uffi

Zwar geht die Beschleunigung a in beide Meßwerte ein, aber nicht gleichermaßen, sondern auf der einen Achse mit dem Sinus des Kippwinkels und auf der anderen Achse mit dem Cosinus des Kippwinkels. Und für die Erdbeschleunigung g ist es genau umgekehrt. Daher kann man aus den trigonometrischen Beziehungen dann beide Unbekannte aus den beiden Gleichungen auch bestimmen.

Ja, aber der Kippwinkel geht ja auch auf der einen Achse mit dem Sinus und auf der anderen mit dem Cosinus ein, daher leuchtet mir das so noch immer nicht ein.

Ich hoffe, ich hab es so anschaulich genug erklärt.

Für mich brauchst du jedenfalls momentan nicht versuchen es noch anschaulicher zu erklären.
Ich muss mich erst mal irgendwann in Ruhe mit ner Formelsammlung hinsetzen und versuchen die Rechnung nachzuvollziehen, sonst werde ich das eh nie verstehen.
Dauert bei mir immer etwas länger mit der Mathematik

**steveLB** · 11.06.2007, 20:55

Ja der Balancierer Funktioniert

, habe in am WE auf dem RN-Treffen sehen können.
Gruß

**rideyourstyle** · 11.06.2007, 23:11

ach ja die geliebte berechnerei. könntest du nicht vielleicht eine deutsche version von dem kapitel software auf deier hp kurz erstellen. mein (und das vieler anderer hier??) englisch ist leider nicht so gut. ich habe zwar keine probleme damit ein datenblatt zu entziffern, aber tja...

auf jeden fall wäre ich dankbar dafür, damit ich deine berechnungen nachvollzeihen kann und vielleicht etwas ähnliche bauen!

ansonsten super ergebniss!!!