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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik VTOL Steuerung


Autor: Alex B. (xyro)
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Hallo,

Ich habe mein neues Projekt schonmal in ein anderes Forum geschrieben, 
aber ich glaube das war das falsche, also versuche ich es mal bei euch 
:-)

Hier ist mein Projekt:

Ich möchte einen Senkrechtstarter (VTOL) bauen, der zum Schluss auch 
autonom fliegen soll.

1. Technik:

Als Antrieb verwende ich 3 Brushless- Motore mit Impeller- Aufsatz, die 
jeweils einen Schub von ca. 680g erzeugen.
Die Steuerung der Motore wird über Brushless- Reglern reallisiert, die 
man über PWM ansteuert.

Um auch wirklich damit fliegen zu können sind noch 3 Servos als 
Aktuatoren an den Motoren montiert, die eine Schub- Vektor- Steuerung 
ermöglichen. Somit sind die Motoren in der X- Achse schwenkbar.
Die Servos sind auch mit einer PWM ansteuerbar.

Die Sensorik beinhaltet 3 Gyros zur Stabilisierung der X- und Y Achse.
Als Maßnahme gegen Drifts müssen auch Beschleunigungssensoren eingebaut 
werden.

Die Spannungsversorgung des VTOL Liefert ein Li-Po Akku mit 22,2V und 
2500mAh und 20C.

Nun muss noch ein Mikrokontroller als Steuerung ausgesucht werden.
Leider habe ich da noch nicht so viel Ahnung und wende mich damit an 
euch, ich hoffe jemand kann mir da helfen.

Nun Zur Funktionsweise:


Das VTOL in die Höhe bewegen.

Dies bedeutet, das bei einem Anstieg des Schubs die Erdanziehundskrafte 
überwunden werden.
Um Drifts und den Bodeneffekt entgegenzuwirken müssen die Servos 
dementsprechend die Impeller
in die entgegengesetzte Richtung steuern, um gerade nach oben zu kommen.

Sollte das nicht ausreichen, muss die Drehzahl eines Impellers 
nachgeregelt werden,
um einen Absturz zu vermeiden. Dazu ist ein 3- Achsen Gyro nötig.

Das VTOL auf einer Position halten

Um das VTOL nach erfolgreichen Aufstieg auf einer Position halten zu 
können,
ist ein Beschleunigungsmesser für nick und roll nötig.
Der Beschleunigungssensor gibt der Steuerung Auskunft darüber, in welche 
Richtung
der VTOL wegdriftet,
die Steuerung wird dann versuchen, dies durch die entsprechende 
Anstuerung der Servos zu unterbinden.
Sollte auch dies nicht ausreichen, wird auch hier die Drehzahl der 
Impeller nachgeregelt.

Vorwärtsflug des VTOL

Um nach vorne zu fliegen, werden die Impeller durch die Servos solange 
in der Nick Achse gedreht, bis die gewünschte
Geschwindigkeit erreicht ist (Vektorsteuerung?). Die Geschwindigkeit 
kann dann durch Zurückstellung
wieder gedrosselt werden, bis zum Stillstand. EIne Art Schubumkehr kann 
auch realisiert werden, wenn die Servos um 180°
gedreht werden (falls dies technisch möglich ist).

Kurvenflug des VTOL

Der Kurvenflug wird durch die Drehzahl der beiden hinteren Impeller 
geregelt.
Wenn man beispielsweise
eine Rechtskurve fliegen will, dann verringert sich die Drehzahl des
rechten Impeller zeitgleich erhöht sich die Drehzahl des linken 
Impeller.

Landen des VTOL

Falls dies alles in 100 Jahren geklappt hat, gestaltet sich der 
Landevorgang umgekehrt des
Startvorgangs.


Eine Skizze mit der groben Aufbauweise habe ich auch dazugefügt.

Vielleicht könnt Ihr mir ja bei der Auswahl des richtigen Controllers 
und ein bei paar programmfragen helfen ;-)


Greez

Alex

Autor: dummy (Gast)
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Autor: Alex B. (xyro)
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Eben kein Quadrokopter,...

Autor: gast (Gast)
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>   Eben kein Quadrokopter,...

ist doch wurscht, ob tri-,quad-,hex-,okto oder sonstwie

das prinzip bleibt immer das selbe.

nur die motor-vektoren werden unterschiedlich berechnet.
und das geht mit der UAVP-Platine für alle varianten

http://uavp.ch/moin

Autor: gast (Gast)
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allerdings, ...

Fliegen heisst landen,
und wer noch nie etwas geflogen hat,
wird wohl die probleme, selten in den griff bekommen.    ;-)

Autor: Alex B. (xyro)
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Ich fliege seit 4 Jahren Helikopter!

Autor: jo (Gast)
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eben doch quadrokopter. oder wo sind deine tragflächen?
ob du das ganze teil über den schub drehst, oder nur die schubachse ist 
doch egal.

ideen:
- programmier dir einen simulator am pc
- bau es erstmal als flächemodell auf und guck ob es fliegt.

ansonsten nimm die quadrocopter steuerung und 3 brushless controller und 
bau dir eine platine für die servos. (i2c)

Autor: jürgen_ (Gast)
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>  oder wo sind deine tragflächen?

der rumpf kann im marschflug tragen.
sowas gibts  schon als modell.


hier noch eine andere variante mit impeller.
http://www.taileron.de

Autor: jürgen_ (Gast)
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Autor: Alex B. (xyro)
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Hallo Jürgen,

Der Taileron ist schon genau das, was ich bauen will,...
Nur der Teileron 900 wiegt 7,5 Kg :-(

Mein Vtol soll aber nur 700- 800g wiegen.

@ jo, wenn Du es so willst dann ist es ein "quadrokopter"

Wobei der Quadrokopter ja 4 Achsen hat, also ein Trikopter.
Aber ein Quad- oder Tri. Kopter hat keine Schub- Vektorsteuerung.

Wenn ich einen Simulator programmieren könnte O.o dann würde ich.
Aber ich hab leider das know how nicht.

Ich möchte gerne wissen, welchen avr ich benötige,
Ich hab gelesen, um das Ding via pwm zu steuern, benötige ich pro pwm 
signal jeweil einen 16bit Timer. Stimmt das? Das wären insgesamt 6 
kanäle,
3 für die Servos und 3 für die motore.

Hinzu kommt noch, die Sensorik, die Winkegeschwindigkeitsmesser, und die 
Beschleunigungsmesser. Keine Ahnung wie man die auswertet. Anscheinend 
mit PID Regelungen. Ich schlage mich weiter durch mit dem Lesen des 
Forums.

Autor: Chris (Gast)
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Du brauchst definitiv einen Simulator.
Verwende Flightgear, jede UAV Anwendung verwendet entweder den,
Microsoft Flight Simulator, da gibt es aber Probleme wegen der Terrains
laden, weil propietaeres Format, oder einen Eigenenes wenn GLASS oder
dergleichen implementiert wird.
Du musst den nicht programmieren, sondern nur konfigurieren,
ok es ist ein bisschen Arbeit, aber es geht nicht ohne.

Autor: Chris (Gast)
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Du brauchst definitiv einen Simulator.
Verwende Flightgear, jede UAV Anwendung verwendet entweder den,
Microsoft Flight Simulator, da gibt es aber Probleme wegen der Terrains
laden, weil propietaeres Format, oder einen Eigenenes wenn GLASS oder
dergleichen implementiert wird.
Du musst den nicht programmieren, sondern nur konfigurieren,
ok es ist ein bisschen Arbeit, aber es geht nicht ohne, wenn du
selbst eine Steuerung entwickelst. Du brauchst einen Hardware in Loop
steuerung, die du am Simulator anschliessen kannst.

Autor: juergen_ (Gast)
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>  Aber ein Quad- oder Tri. Kopter hat keine Schub- Vektorsteuerung.

IRRTUM ,   ;-)
dieser hat flugzulasung in den USA, bis 2m flughöhe.
http://www.moller.com



da später eh durch coprozessoren navigiert wird,
reicht eigentlich für die steuerung ein ATMEGA168,
der hat auch genügend PWM-ausgänge.


hier, ist sicherlich stoff zum studieren für die nächsten 3 jahre.  ;-)
http://forum.xufo.net/bb/viewtopic.php?p=37323

Autor: Alex B. (xyro)
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@ Criss als Sim hab ich den phoenix ;-) ( Als Alter Hubschrauberflieger 
ist ein Sim Pflicht!) Mal sehn, ob ich da dieses Modell zum laufen 
bringe.

@jürgen

Moller ist Cool!!!!!

Ähhh,... Coprozessoren? Wie meinst du das?

Autor: juergen (Gast)
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>  Ähhh,... Coprozessoren? Wie meinst du das?

Häää?     ;-)))

zum beispiel sind im MK inzwischen bis zu 9 prozessoren am wirken.

1x lagesteuerung, 4x motorensteller, 1x kompass, 1xGPS, 1x navi,
1x OSD, .... und viele werden folgen..    ;-)

Autor: Alex B. (xyro)
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Ah ja, hab verstanden glaub ich,... :-)

Wenn ich das richtig verstehe, brauche ich den 169 als Main, der mir die 
Lagekontrolle macht.
Der 169er steuert dann die Servos und die Motore mittels an.
Aber ich brauche die Co dann für spätere Erweiterungen.

Also reicht für die Grundfunktionen der 169er, der mittels Sensorik und 
PID berechnung die Aktuatoren per pwm ansteuert.
Wenn ich also meinetwegen die GPS Funtkion hinzufügen möchte, brauche 
ich einen Co der mir die ausgerechneten GPS Daten mittels I²C an den 
Main schickt. Richtig?

Autor: juergen (Gast)
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viele wege führen nach rom.    ;-)
siehe oben.

ich meinte einen  ATMEGA168

Autor: Alex B. (xyro)
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sorry, Schreibfehler, den meine ich auch,...

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Eventuell auch mal beim XMega umschauen. Der hat so einiges mehr an 
Peripherals und Power.

Autor: Alex B. (xyro)
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Jo, der sieht beeindruckend aus, aber zu keufen gibts den noch nicht, 
oder?

Autor: jürgen (Gast)
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warum nicht gleich, einen ARM9 drinne verbauen ??

wie in der MK-NC,  STR911FAM          ;-)))

Autor: Alex B. (xyro)
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jürgen wrote:
> wie in der MK-NC,  STR911FAM          ;-)))

Kenn ich beides nicht und google spuckt auch nix aus,...

Autor: jürgen (Gast)
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ist doch schon bekannt wie ein bunter hund?     ;-)))

http://www.mikrokopter.de/ucwiki/NaviCtrl

Autor: Alex B. (xyro)
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Ich hab einen: AT32UC3B164

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