Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Fragen bzgl. Quadrocopter Regelung und Lageerkennung


von Student (Gast)


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Hi!

In meinem Maschinenbaustudium habe ich dieses Semester auch 
Regelungstechnik.
Dort geht es vorallem um die mathematischen Hintergründe, alles ziemlich 
trocken.
Praktikum ist recht interessant aber da wird auch wenig/keine 
Eigeninitiative gefordert/geduldet, wenn ihr wisst was ich meine :-/

Deshalb möchte ich nun mit einem Kommilitonen einen Quadrocopter bauen.
Hatte ich eigentlich schon länger vor, dieses mal soll aber dann auch 
die Steuerung selber entworfen und programmiert werden.

Im Programmieren von AVRs haben wir "gute" Kentnisse. Also Sensor über 
I2C einlesen, Taster auswerten, UART Kommunikation sollte kein Problem 
sein. Servos einlesen und Signale einer Fernsteuerung auswerten hab ich 
noch nie gemacht, sollte aber gehen.
PID-Regler kann ich zumindest theoretisch, bzw. ich weiss wie die 
Umsetzung in Software ungefähr aussieht.

Jetzt habe ich aber noch ein paar Detailfragen bzgl. der Regelung:

Das Ziel das ich erreichen will ist ja, dass der Quadrocopter immer 
Stabil bleibt.

Dazu brauche ich den Ist- und den Sollzustand. Sollzustand ist einfach, 
der kommt von der Fernbedienung und entspricht der Knüppelstellung.
Bspw: 10%Signal = 1° Neigung ... 100%Signal = 10° Neigung, evtl. legt 
man da noch ne Quadratische Funktion drüber. Kann man das so machen?

Istzustand ist schwieriger. Habe da schon bisschen recherchiert, aber so 
wirklich schlau bin ich nicht geworden.

Eine Methode, ist wohl folgende: Die Aktuelle Drehrate wird immer über 
die zeit integriert, damit kann der Winkel einer Achse immer bestimmt 
werden, und damit die Lageabweichung.
Um dem Drift der Gyros Herr zu werden, verwendet man wohl noch einen 
Komplementärfilter (AktuellerWinkel = 0,98*(AlterWinkel+Drehrate*dt) + 
0,02*(WinkelAusBeschleunigungssenor), ist das so richtig? 0,98 und 0,02 
müssen nach Integrierfrequenz angepasst werden.).
Wichtig ist dabei, dass der Quadrocopter am Anfang perfekt eben steht, 
damit man eine Referenz hat.

Es gibt fertige Steuerungsboards, auf denen KEIN Accelerometer vorhanden 
ist. Wie wird dort der Istwinkel bestimmt?

Jetzt habe ich also Soll- und Istwinkel, kann daraus die Abweichung 
bestimmen und entsprechend mit einem PID-Regler gegensteuern.
Sollte der Copter aus irgendwelchen Gründen abkippen (äussere 
Gewalteinwirkung, Wind, etc.) kann ich so auch einfach gegensteuern.

Bis hier her bleibt der Quadrocopter nur eben stehen. Kommt Wind direkt 
von der Seite, "fährt" der Quadrocopter zur Seite weg.
Ebenso, wenn man den Quadrocopter kippt, damit er Geschwindigkeit 
aufnimmt und dann wieder geraderichtet, behält er seine translatorische 
Geschwindigkeit bei.

Das heisst, ich muss die Beschleunigung auch noch ausserhalb des 
Komplementärfilters miteinbeziehen.

Könnte man die Regelung folgendermaßen auslegen:
Soll der Quadrocopter bewegt werden, wird solange gekippt, bis die 
gewünschte Beschleunigung in die gewählte Richtung erreicht ist, dieser 
Winkel wird dann durch die Gyros gehalten.

Beim Zurückstellen der Knüppel der Fernbedienung wird der Quadrocopter 
genau entgegengesetzt gekippt, bis die - davor aufintegrierte 
Beschleunigung - wieder bei 0 angekommen ist.

Viele Fragen, ich weiss! Vielen Dank schonmal, falls du diesen Post bis 
hier her durchgelesen hast.
Ein paar Gedanken habe ich ja, aber die sind noch recht diffus. Wäre 
schön, wenn da jemand etwas Licht ins Dunkel bringen könnte :-)


Liebe Grüße!

von Mr.T (Gast)


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statt den gyros und deren signal zu integrieren könntest du auch 
neigungswinkel sensoren benutzen

von Mr.T (Gast)


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mit einem bauteil kannst du dann die neigung von zwei achsen messen

was ich "cool" fände wäre wenn du mit dem fernbedienungsknüppel nicht 
die neigung vorgibst sondern die geschwindigkeit.

dann müsste der die bewegung durch den wind selber korrigieren no das er 
bei mittelstellung auch wirklich auf einem punkt stehen bleibt.
dafür bräuchtest du dann den 3 achsen beschleunigungssensor

von Karl H. (kbuchegg)


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Mr. T

das funktioniert alles nur dann, wenn das Teil statisch ist.

Sobald aber das Teil durch die Gegend fliegt, wie das bei einem 
Quadrocopter schon mal der Fall sein sollte, ist das alles witzlos, weil 
durch den Flug selber neue Kräfte ins Spiel kommen, die deinen 
Neigungssensor "verwirren". Einfach mal im Auto ein Pendel an den 
Rückspiegel hängen und das Pendel beim Fahren beobachten. Das zeigt 
alles mögliche an, inklusive Neigungen, aber eben nicht nur Neigungen.

Bei einem Quadrocopter kommt man um eine vollwertige IMU nicht herum. 
Die besteht heutzutage aus einem 3-Achs Gyro, einem 3-Achs 
Beschleunigungssensor und einem Kalmannfilter, der alles zusammenbringt.

Das Web ist voll mit Projekten, die einen Quadrocopter bauen und die 
auch die dazu notwendigen Grundlagen vermitteln. Ist ja nicht so, dass 
so etwas jetzt das Neueste vom Neuen wäre.

: Bearbeitet durch User
von Student (Gast)


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Mr.T schrieb:
> statt den gyros und deren signal zu integrieren könntest du auch
> neigungswinkel sensoren benutzen

kann ich leider nicht. Das geht nur, wenn er sich nicht bewegt, bzw. 
keinerlei Beschleunigung erfährt.

Wie man das mit der Regelung genau macht, versuche ich gerade 
herauszubekommen...

grüße!

von Udo S. (urschmitt)


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Mr.T schrieb:
> statt den gyros und deren signal zu integrieren könntest du auch
> neigungswinkel sensoren benutzen

Zu was willst du die Neigung bestimmen? Das geht höchstens zu der Wand 
mit der der Kopter gerade kollidiert.
Siehe Einstein: Gravitation und damit Erdbeschleunigung ist von anderen 
Beschleunigungen nicht unterscheidbar.

Die einzige Möglichkeit absolute Richtung im Raum zu bestimmen ist ein 
3D Erdmagnetfeldsensor.

@TO: Schau dich mal nach Kalman Filter und Sensor Fusion um.

Und werde dir klar, was du als Sollwert vorgeben willst. Ein Winkel zur 
Erdachse bedeutet, daß der Kopter solange dieser Winkel != 0 ist, in die 
Richtung beschleunigt, zumindest so lange bis der Luftwiderstand genauso 
groß ist wie die resultierende Kraft in diese Richtung.

Nachtrag: Es gibt natürlich noch andere Möglichkeiten die absolute 
Richtung zu bestimmen: Kamera mit Bildauswertung, 
trägheitskreiselsysteme, ... aber die sind deutlich aufwändiger

: Bearbeitet durch User
von Peter (Gast)


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Student schrieb:
> Das Ziel das ich erreichen will ist ja, dass der Quadrocopter immer
> Stabil bleibt.

Ja das ist auch dein erstes Ziel - der Quadrocopter muss stabil stehen 
können. Das ist 95% der Arbeit.

> Dazu brauche ich den Ist- und den Sollzustand. Sollzustand ist einfach,
> der kommt von der Fernbedienung und entspricht der Knüppelstellung.
> Bspw: 10%Signal = 1° Neigung ... 100%Signal = 10° Neigung, evtl. legt
> man da noch ne Quadratische Funktion drüber. Kann man das so machen?

Kann man machen. Das ist aber - im Gegensatz - zur Stabilisierung ein 
Witz. Das ist ja nur eine einfach veränderung des Sollwertes um einen 
vom Steuerknüppel vorgegebenen Wert. Das ist trivial.

> Istzustand ist schwieriger. Habe da schon bisschen recherchiert, aber so
> wirklich schlau bin ich nicht geworden.

Es gibt schon fertige IMUs mit einem Mikrocontroller + 9 DOF Sensoren 
drauf

> Eine Methode, ist wohl folgende: Die Aktuelle Drehrate wird immer über
> die zeit integriert, damit kann der Winkel einer Achse immer bestimmt
> werden, und damit die Lageabweichung.

Das geht meiner Erfahrung nach ca. 10 Sekunden gut, dann kommt nur noch 
Müll raus.

> Um dem Drift der Gyros Herr zu werden, verwendet man wohl noch einen
> Komplementärfilter (AktuellerWinkel = 0,98*(AlterWinkel+Drehrate*dt) +
> 0,02*(WinkelAusBeschleunigungssenor), ist das so richtig? 0,98 und 0,02
> müssen nach Integrierfrequenz angepasst werden.).

Ja das ist jetzt halt eine Komplementärfilter mit irgendwelchen 
(vermutlich Erfahrungswerten) parametrisiert. Das nennt sich Sensor 
Fusion. Dafür verwendet man entweder einen Komplementärfilter oder einen 
Kalmanfilter. Die Paraemtrisierung ist ein ganz anderes Thema. Dafür 
gibt es aber Literatur an der du dich totlesen kannst. Es gibt schon so 
viele Projekte darüber.

> Wichtig ist dabei, dass der Quadrocopter am Anfang perfekt eben steht,
> damit man eine Referenz hat.

Ja für die Kalibrierung

> Es gibt fertige Steuerungsboards, auf denen KEIN Accelerometer vorhanden
> ist. Wie wird dort der Istwinkel bestimmt?

Das gibt es nicht. Weder Beschleunigungssensor, noch Gyro oder 3D 
Kompass alleine funktionieren. Es ist immer eine Kombination aus Acc + 
Gyro und bei besseren IMUs mit 3D Kompass. Immer !

> Jetzt habe ich also Soll- und Istwinkel, kann daraus die Abweichung
> bestimmen und entsprechend mit einem PID-Regler gegensteuern.
> Sollte der Copter aus irgendwelchen Gründen abkippen (äussere
> Gewalteinwirkung, Wind, etc.) kann ich so auch einfach gegensteuern.

Dafür sind Regelungen nun mal da. Meist wird es ein PI-Regler (D ist 
sehr sehr klein). Die Parametrisierung des PI(D) ist die Hauptarbeit. 
Dazu zieht man normalerweise mathematische Modelle des Quadrocopters zu 
Rate um ein Modell des Quadrocopters zu modelliere. Oder man hat viel 
Zeit und macht es dirty-Style also einfach Parameter rein, ausprobieren, 
Parameter ändern (Zigler-Nichols, etc).

> Bis hier her bleibt der Quadrocopter nur eben stehen. Kommt Wind direkt
> von der Seite, "fährt" der Quadrocopter zur Seite weg.
> Ebenso, wenn man den Quadrocopter kippt, damit er Geschwindigkeit
> aufnimmt und dann wieder geraderichtet, behält er seine translatorische
> Geschwindigkeit bei.

Für sowas ist die Regelung da um das auszugleichen.

> Das heisst, ich muss die Beschleunigung auch noch ausserhalb des
> Komplementärfilters miteinbeziehen.

Versteh ich nicht ...

> Könnte man die Regelung folgendermaßen auslegen:
> Soll der Quadrocopter bewegt werden, wird solange gekippt, bis die
> gewünschte Beschleunigung in die gewählte Richtung erreicht ist, dieser
> Winkel wird dann durch die Gyros gehalten.

Jein. Du regelst immer auf einen stabilen Zustand hin. Dein Sollwert ist 
stabiler Zustand. Wenn du nun steuerst, dann verziehst du den Sollwert 
dass der Quadrocopter kippt. Sobald du den Steuerknüppel los lässt 
richtet er sich wieder auf und fängt sich damit wieder ab.

> Beim Zurückstellen der Knüppel der Fernbedienung wird der Quadrocopter
> genau entgegengesetzt gekippt, bis die - davor aufintegrierte
> Beschleunigung - wieder bei 0 angekommen ist.

Oder so. Das kannst du selbst entscheiden. Die von mir oben beschriebene 
Variante ist die "normalo" Variante.

Mr.T schrieb:
> statt den gyros und deren signal zu integrieren könntest du auch
> neigungswinkel sensoren benutzen

Haha. Das gibt es nicht wirklich. Das sind genauso Gyros und 
Accelerometer und funktionieren meist nur "im Stand" - ansonsten sind es 
genauso IMUs wie oben beschrieben.

Mr.T schrieb:
> was ich "cool" fände wäre wenn du mit dem fernbedienungsknüppel nicht
> die neigung vorgibst sondern die geschwindigkeit.

Gibt es auch schon. z.B. von Holger Buss Looser Schrott Quadrocopter

Mr.T schrieb:
> dann müsste der die bewegung durch den wind selber korrigieren no das er
> bei mittelstellung auch wirklich auf einem punkt stehen bleibt.
> dafür bräuchtest du dann den 3 achsen beschleunigungssensor

... und natürlich auch eine IMU.

Udo Schmitt schrieb:
> Die einzige Möglichkeit absolute Position im Raum zu bestimmen ist ein
> 3D Erdmagnetfeldsensor.

Nur leider sind dieses 3D Kompasse wie ich sie nenne dermaßen schlecht, 
dass man damit beim besten willen keine vernünftige Lage im Raum 
bekommt. Zumindest gilt das für die Klasse < 5k€. Außerdem haben die ein 
ziemlich intrinsisches Problem mit großen Strömen die an 
Brushless-Motoren auftreten. Man verwendet sie darum manchmal als Hilfe 
in IMUs für Quadrocopter. Sie alleine reichen aber überhaupt nicht aus.

von Karl H. (kbuchegg)


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Peter schrieb:

> sehr sehr klein). Die Parametrisierung des PI(D) ist die Hauptarbeit.
> Dazu zieht man normalerweise mathematische Modelle des Quadrocopters zu
> Rate um ein Modell des Quadrocopters zu modelliere. Oder man hat viel
> Zeit und macht es dirty-Style also einfach Parameter rein, ausprobieren,
> Parameter ändern (Zigler-Nichols, etc).

@TO

Kleiner Tip.
Beim ermitteln der Parameter, den Qudro immer gefesselt betreiben! Denn 
sonst kann es dir passieren, dass das Teil schneller in die Pampa 
absaust, also du piep sagen kannst. Schneller als du reagieren kannst 
sowieso. Überhaupt dann, wenn du sowas noch nie geflogen bist. Und 
vergiss bitte die Idee, dass dein Quadro bereits beim Jungfernflug 
perfekt funktioniert oder du der einzige Mensch auf der Welt bist, der 
mit 0 Übung so ein Teil von Anfang an komplett im Griff hat und eine 
gefährliche Fluglage in unter einer halben Sekunde wieder korrigieren 
kann.

Daher: den Quadro zb in einem Gestell oder von der Decke runter 
aufhängen oder dir sonst irgendwas ausdenken. So kann er erst mal nicht 
allzuviel Schaden anrichten, wenn deine Parameter grauslich falsch sind. 
Im schlimmsten Fall von der Fernsteuerung aus einfach die Motoren 
ausschalten und das Teil auspendeln lassen. Lieber ein paar mal die 
Aufhängung aus den Propellern pullen, aus den Quadro ein paar mal von 0 
beginnend neu aufbauen :-)

: Bearbeitet durch User
von Bussard (Gast)


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Karl Heinz schrieb:
> Kleiner Tip.
> Beim ermitteln der Parameter, den Qudro immer gefesselt betreiben!

Genau! Bei meinem ersten Quadkopter in X-Konfiguration  hab ich ein ca. 
20mm dickes Rohrstück am Chassis montiert, eine stabile(!) Schnur 
durchgefädelt und das Ganze im Flur zwischen 2 Türklinken gespannt.
Hat sich absolut bewährt und ich hab massig Props gespart. 
Einstellarbeiten lassen sich so möbel- und blumenschonend durchführen. 
Auch für die ersten Freiflugversuche besser keine CFK-Props verwenden, 
das kann sonst schnell ins Geld gehen ...

Bei einer + Konfiguration des Gestells und Rohrrahmen ist das natürlich 
noch einfacher.

von Student (Gast)


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Hallo, und danke für die tollen Beiträge!

Karl Heinz schrieb:
> @TO
>
> Kleiner Tip.
> Beim ermitteln der Parameter, den Qudro immer gefesselt betreiben! Denn
> sonst kann es dir passieren, dass das Teil schneller in die Pampa
> absaust, also du piep sagen kannst. Schneller als du reagieren kannst
> sowieso. Überhaupt dann, wenn du sowas noch nie geflogen bist. Und
> vergiss bitte die Idee, dass dein Quadro bereits beim Jungfernflug
> perfekt funktioniert oder du der einzige Mensch auf der Welt bist, der
> mit 0 Übung so ein Teil von Anfang an komplett im Griff hat und eine
> gefährliche Fluglage in unter einer halben Sekunde wieder korrigieren
> kann.
Dass man das kalibrieren nicht im Park neben dem Kinderspielplatz macht 
sollte - hoffe ich - klar sein. Die ersten Versuche werden definitiv in 
geschlossenen Räumen stattfinden. Zum allerersten Testen möchte ich auch 
ein Gestell ähnlich einer Wippe bauen, an dem man die Regelung einer 
Achse mal testen kann!

Karl Heinz schrieb:
> Daher: den Quadro zb in einem Gestell oder von der Decke runter
> aufhängen oder dir sonst irgendwas ausdenken. So kann er erst mal nicht
> allzuviel Schaden anrichten, wenn deine Parameter grauslich falsch sind.
> Im schlimmsten Fall von der Fernsteuerung aus einfach die Motoren
> ausschalten und das Teil auspendeln lassen. Lieber ein paar mal die
> Aufhängung aus den Propellern pullen, aus den Quadro ein paar mal von 0
> beginnend neu aufbauen :-)
Du bringst mich auf eine ganz gute Idee: Evtl. sollte man noch eine 
weitere Funkverbindung zum Modell aufbauen, über die man die Motoren zur 
Not schnell abschalten kann!

Udo Schmitt schrieb:
> Und werde dir klar, was du als Sollwert vorgeben willst. Ein Winkel zur
> Erdachse bedeutet, daß der Kopter solange dieser Winkel != 0 ist, in die
> Richtung beschleunigt, zumindest so lange bis der Luftwiderstand genauso
> groß ist wie die resultierende Kraft in diese Richtung.
Ja was ich als Sollwert verwende, weiss ich auch noch nicht genau. Denke 
aber dass der Winkel wie oben geschrieben durchaus eine gute Möglichkeit 
ist.

Udo Schmitt schrieb:
> Nachtrag: Es gibt natürlich noch andere Möglichkeiten die absolute
> Richtung zu bestimmen: Kamera mit Bildauswertung,
> trägheitskreiselsysteme, ... aber die sind deutlich aufwändiger
Haha, lieber nicht! Soll ja auch noch fliegen...

Peter schrieb:
> Kann man machen. Das ist aber - im Gegensatz - zur Stabilisierung ein
> Witz. Das ist ja nur eine einfach veränderung des Sollwertes um einen
> vom Steuerknüppel vorgegebenen Wert. Das ist trivial.
Das ist einer der Leichteren Tasks, richtig. Wollte nur nochmal wissen, 
ob man da den Sollwinkel ändert, oder aber die Sollbeschleunigung in die 
gewünschte Richtung ändert.
Wie man das letztendlich macht - über eine Funktion oder eine 
LookUpTable, ist ja egal.

Peter schrieb:
> Es gibt schon fertige IMUs mit einem Mikrocontroller + 9 DOF Sensoren
> drauf
Hab ich gesehen, ja. Hier liegt eine 6DOF IMU. 3Achsen Accelerometer und 
Gyro MPU6050 von Invensense. Bin ich gerade am ausprobieren.

Peter schrieb:
> Das geht meiner Erfahrung nach ca. 10 Sekunden gut, dann kommt nur noch
> Müll raus.
Deswegen - hattest du ja auch schon geschrieben - brauche ich die Sensor 
Fusion. Werde am Anfang mal den Komplementärfilter ausprobieren, wenn 
das nicht 100%ig zufriedenstellend ist, kann man ja mal den Kalmanfilter 
testen.

Peter schrieb:
> Das gibt es nicht. Weder Beschleunigungssensor, noch Gyro oder 3D
> Kompass alleine funktionieren. Es ist immer eine Kombination aus Acc +
> Gyro und bei besseren IMUs mit 3D Kompass. Immer !
http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__19534__HobbyKing_Multi_Rotor_Control_Board_V2_1_Atmega168PA_.html
Hier scheint das zu funktionieren. Ich weiss zwar nicht, ob das Ding 
wirklich so gut funktioniert, es sind aber nur Gyroskope vorhanden.

Peter schrieb:
>> Bis hier her bleibt der Quadrocopter nur eben stehen. Kommt Wind direkt
>> von der Seite, "fährt" der Quadrocopter zur Seite weg.
>> Ebenso, wenn man den Quadrocopter kippt, damit er Geschwindigkeit
>> aufnimmt und dann wieder geraderichtet, behält er seine translatorische
>> Geschwindigkeit bei.
>
> Für sowas ist die Regelung da um das auszugleichen.
Die Regelung hält ja nur die Lage. Wenn der Quadrocopter eine bestimmte 
Geschwindigkeit hat, wird er die erstmal beibehalten, auch wenn der 
Quadrocopter wieder "eben" ist.

Peter schrieb:
>> Könnte man die Regelung folgendermaßen auslegen:
>> Soll der Quadrocopter bewegt werden, wird solange gekippt, bis die
>> gewünschte Beschleunigung in die gewählte Richtung erreicht ist, dieser
>> Winkel wird dann durch die Gyros gehalten.
>
> Jein. Du regelst immer auf einen stabilen Zustand hin. Dein Sollwert ist
> stabiler Zustand. Wenn du nun steuerst, dann verziehst du den Sollwert
> dass der Quadrocopter kippt. Sobald du den Steuerknüppel los lässt
> richtet er sich wieder auf und fängt sich damit wieder ab.

Siehe ein Zitat weiter oben.
Ich weiss nicht, was jetzt besser zu fliegen ist. Ich denke, dass es 
sinnvoll ist/wäre, dass der Quadrocopter stehen bleibt, wenn man den 
Steuerknüppel in Mittelstellung bringt. Da ist es mit zurückkehren in 
die "ebene" Lage nicht getan, der Quadrocopter müsste aktiv 
Gegensteuern, oder?

Grüße!

von Udo S. (urschmitt)


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Student schrieb:
> Siehe ein Zitat weiter oben.
> Ich weiss nicht, was jetzt besser zu fliegen ist. Ich denke, dass es
> sinnvoll ist/wäre, dass der Quadrocopter stehen bleibt, wenn man den
> Steuerknüppel in Mittelstellung bringt. Da ist es mit zurückkehren in
> die "ebene" Lage nicht getan, der Quadrocopter müsste aktiv
> Gegensteuern, oder?

Dazu bräuchtest du aber eine Positionsinformation, die du noch weniger 
hast als eine stabile Lageinformation.
Ob da GPS schnell und genau genug ist...?

von Karl H. (kbuchegg)


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Student schrieb:

> Du bringst mich auf eine ganz gute Idee: Evtl. sollte man noch eine
> weitere Funkverbindung zum Modell aufbauen, über die man die Motoren zur
> Not schnell abschalten kann!

Was heisst 'eine weitere'.

Das du jederzeit mit der normalen RC-Fernsteuerung eingreifen können 
musst sollte eigentlich klar sein. Und auch, dass die oberste Priorität 
hat. Banal gesagt: nur wenn auf deinem Ferneteuersender ein Schalter auf 
automatik steht, kriegt eine im Quadro eingebaute Wegsuch-Software die 
Kontrolle. Wird der Schalter in die andere Stellung gebracht, dann wird 
diese Software sozusagen das Gas abgedreht. Und natürlich kann auch die 
Gasstellung auf deinem Fernsteuersender alles andere overrulen. Wenn bei 
dir am Sender der Gasknüppel auf aus steht, dann müssen auch die Motoren 
stehen. Egal was irgendeine Software in deinem Qadro ausrechnet.

von Student (Gast)


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Udo Schmitt schrieb:
> Student schrieb:
>> Siehe ein Zitat weiter oben.
>> Ich weiss nicht, was jetzt besser zu fliegen ist. Ich denke, dass es
>> sinnvoll ist/wäre, dass der Quadrocopter stehen bleibt, wenn man den
>> Steuerknüppel in Mittelstellung bringt. Da ist es mit zurückkehren in
>> die "ebene" Lage nicht getan, der Quadrocopter müsste aktiv
>> Gegensteuern, oder?
>
> Dazu bräuchtest du aber eine Positionsinformation, die du noch weniger
> hast als eine stabile Lageinformation.
> Ob da GPS schnell und genau genug ist...?

Das denke ich nicht...

Karl Heinz schrieb:
> Was heisst 'eine weitere'.
>
> Das du jederzeit mit der normalen RC-Fernsteuerung eingreifen können
> musst sollte eigentlich klar sein. Und auch, dass die oberste Priorität
> hat. Banal gesagt: nur wenn auf deinem Ferneteuersender ein Schalter auf
> automatik steht, kriegt eine im Quadro eingebaute Wegsuch-Software die
> Kontrolle. Wird der Schalter in die andere Stellung gebracht, dann wird
> diese Software sozusagen das Gas abgedreht. Und natürlich kann auch die
> Gasstellung auf deinem Fernsteuersender alles andere overrulen. Wenn bei
> dir am Sender der Gasknüppel auf aus steht, dann müssen auch die Motoren
> stehen. Egal was irgendeine Software in deinem Qadro ausrechnet.
Ok, stimmt, die Fernbedienung hat ja mehr als 4 Kanäle.
Das heisst in der Steuerung hat folgendes oberste Priorität: Wenn Kanal 
5, dann alle Motoren aus.

Automatik und Wegsuch Software steht noch nicht auf unserer Liste :D

von Marco (Gast)


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Student schrieb:
> Peter schrieb:
>> Das gibt es nicht. Weder Beschleunigungssensor, noch Gyro oder 3D
>> Kompass alleine funktionieren. Es ist immer eine Kombination aus Acc +
>> Gyro und bei besseren IMUs mit 3D Kompass. Immer !
> 
http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__19534__HobbyKing_Multi_Rotor_Control_Board_V2_1_Atmega168PA_.html
> Hier scheint das zu funktionieren. Ich weiss zwar nicht, ob das Ding
> wirklich so gut funktioniert, es sind aber nur Gyroskope vorhanden.

Würde mich interessieren wie die Langzeitstabilität mit der Platine 
alleine ist. Wie sollen da die Drifts ausgebessert werden ohne Referenz?

Im Datenblatt des Gyros steht nichts über das Driftverhalten. Lediglich 
eine Beschaltung mittels Hochpass ist drin.

Ich verfüge nicht über praktische Erfahrung mit Quadrocopter und habe 
auch keine Sensordaten bzgl Drift im Kopf (und will da jetzt auch nicht 
eine Recherche starten), aber gibt es kleine, leichte und billige Gyros 
mit so wenig Drift, dass der sich nicht innerhalb einer Flugperiode (zB 
0.5h) bemerkbar macht?

von Karl H. (kbuchegg)


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Marco schrieb:


> Würde mich interessieren wie die Langzeitstabilität mit der Platine
> alleine ist. Wie sollen da die Drifts ausgebessert werden ohne Referenz?

Genau wie beim Heckrotor-Gyro eines Heli auch:
der Pilot.

: Bearbeitet durch User
von Marco (Gast)


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Student schrieb:
> Udo Schmitt schrieb:
>> Student schrieb:
>>> Siehe ein Zitat weiter oben.
>>> Ich weiss nicht, was jetzt besser zu fliegen ist. Ich denke, dass es
>>> sinnvoll ist/wäre, dass der Quadrocopter stehen bleibt, wenn man den
>>> Steuerknüppel in Mittelstellung bringt. Da ist es mit zurückkehren in
>>> die "ebene" Lage nicht getan, der Quadrocopter müsste aktiv
>>> Gegensteuern, oder?
>>
>> Dazu bräuchtest du aber eine Positionsinformation, die du noch weniger
>> hast als eine stabile Lageinformation.
>> Ob da GPS schnell und genau genug ist...?
>
> Das denke ich nicht...

Ja, aber eine Geschwindigkeitsinformation.
Stehen bleiben wird er schon irgendwann auch ohne diese, aber mit dem 
Gegensteuern... auf welchen Wert soll den geregelt werden?

von Marco (Gast)


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Aja... der Pilot. Ich bin geistig grad in der Autopilotwelt. :-)

von Karl H. (kbuchegg)


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Marco schrieb:
> Aja... der Pilot. Ich bin geistig grad in der Autopilotwelt. :-)

Ja, das ist dann immer das Kleingedruckte in den Angeboten.

Wie auch immer: unter einer IMU würde ich so ein Teil nicht bauen. Die 
Dinger werden dann interessant, wenn sie in der Luft wie angenagelt 
stehen können. Und zwar etwas länger als nur 15 Sekunden :-)

von Student (Gast)


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Soo, hatte viel zu tun, jetzt bin ich hier auch wieder am Start!

Karl Heinz schrieb:
> Wie auch immer: unter einer IMU würde ich so ein Teil nicht bauen. Die
> Dinger werden dann interessant, wenn sie in der Luft wie angenagelt
> stehen können. Und zwar etwas länger als nur 15 Sekunden :-)

Was meinstu du jetzt mit IMU? IMU beschreibt ja üblicherweise eine 
Trägheitsnavigationssystem. Ist mein Beschleunigungssensor mit 
Drehratensensor die beide über ein Komplementärfilter fusioniert werden 
denn schon eine IMU, mit der man was anfangen kann?

Grüße!

von Jan X. (elyot)


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IMU nicht mit INS verwechseln. IMU ist "nur" die Datenerfassung 
(Beschleunigung, Rotation, ...)

von Fourth (Gast)


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Grüß Dich Student,
da gibt es aktuell einen Kurs bei https://www.edx.org/:

https://www.edx.org/course/tumx/tumx-autonavx-autonomous-navigation-1658#.U3ZeAKIZSdE

(Courses / current, AUTONAVx, TUM, Start 6 May)

Autonomous Navigation for Flying robots, gehalten von Sturm, Cremers, 
Kerl, Tatsch und Jelten von der TU München

Schau mal "Simply Audit this course an" --- "You decide what and how 
much you want to do"
Angeblich Kostenfrei und Du hast vollen Zugriff auf alles ohne 
Verpflichtungen wenn Du nur mitmachst - "Audit"  (es ist also möglich 
einfach mitzumachen soviel wie Du Zeit und Lust hast).  Und alles in 
Bavarian English!  Viele Grüße

von Georg G. (df2au)


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Ohne den TO mehr als notwendig demotivieren zu wollen... er hat sich 
viel vorgenommen.

Imho die sinnvollere Vorgehensweise:
- Vergiss vorerst deine ganzen Überlegungen zu Selbstbau und 
Regelungstechnik.
- Kauf die einen Koaxial Hubschrauber und lerne fliegen, zuerst im 
Zimmer, dann im Freien. Nach etwa 5 Modellen hast du hinreichend Übung.
- Nun kauf dir einen Quadcopter und übe damit. Fang wieder im Zimmer an. 
Die kleinen €25.- Wespen sind hervorragend zum Üben geeignet. Und sie 
zerstören Blumen und Möbel nicht wirklich. Dann geh wieder ins Frei und 
übe. Wenn du nun noch nicht motiviert bist...
- kauf dir einen Bausatz (z.B. bei Hobbyking). Nimm ein fertiges 
Controller Board und Standard Software. Ob deine Konfiguration flugfähig 
sein wird, rechnest du hier: http://www.ecalc.ch/xcoptercalc.htm?ecalc
- Nun kannst du eine Open Source Firmware nehmen und selbst Änderungen 
ausprobieren.

Wie willst du als Anfänger sonst unterscheiden, ob der Absturz durch 
schlechte Hardware, fehlerhafte Software, äußere Einflüsse oder fehlende 
Piloten Erfahrung hervorgerufen wurde?

von Michael S. (rbs_phoenix)


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Georg G. schrieb:
> Ohne den TO mehr als notwendig demotivieren zu wollen... er hat
> sich
> viel vorgenommen.
>
> Imho die sinnvollere Vorgehensweise:
> - Vergiss vorerst deine ganzen Überlegungen zu Selbstbau und
> Regelungstechnik.
> - Kauf die einen Koaxial Hubschrauber und lerne fliegen, zuerst im
> Zimmer, dann im Freien. Nach etwa 5 Modellen hast du hinreichend Übung.
> - Nun kauf dir einen Quadcopter und übe damit. Fang wieder im Zimmer an.
> Die kleinen €25.- Wespen sind hervorragend zum Üben geeignet. Und sie
> zerstören Blumen und Möbel nicht wirklich. Dann geh wieder ins Frei und
> übe. Wenn du nun noch nicht motiviert bist...
> - kauf dir einen Bausatz (z.B. bei Hobbyking). Nimm ein fertiges
> Controller Board und Standard Software. Ob deine Konfiguration flugfähig
> sein wird, rechnest du hier: http://www.ecalc.ch/xcoptercalc.htm?ecalc
> - Nun kannst du eine Open Source Firmware nehmen und selbst Änderungen
> ausprobieren.
>
> Wie willst du als Anfänger sonst unterscheiden, ob der Absturz durch
> schlechte Hardware, fehlerhafte Software, äußere Einflüsse oder fehlende
> Piloten Erfahrung hervorgerufen wurde?

Also kann man mit dem Bau eines eigenen Quadrocopter erst nach ca. 1-2 
Jahren und ungefähr 2000€ anfangen? Halte ich für nicht realistisch - 
ich hab das Geld und die Geduld jedenfalls nicht.


Peter schrieb:
>> Wichtig ist dabei, dass der Quadrocopter am Anfang perfekt eben steht,
>> damit man eine Referenz hat.
>
> Ja für die Kalibrierung

Ich hatte überlegt, beim Start den Beschleunigungssensor "auszulesen" 
und mittels der Daten die Winkel der x und y Achse zu berechnen. Dann 
"wüsste" man ja wie schräg man steht.

von Georg G. (df2au)


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Michael Skropski schrieb:
> Also kann man mit dem Bau eines eigenen Quadrocopter erst nach ca. 1-2
> Jahren und ungefähr 2000€ anfangen?

Jeder muss seine eigenen Erfahrungen machen. In den Videos sieht das 
immer ganz einfach aus. Ist es auch - wenn man es kann.

von Michael S. (rbs_phoenix)


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Georg G. schrieb:
> Michael Skropski schrieb:
>> Also kann man mit dem Bau eines eigenen Quadrocopter erst nach ca. 1-2
>> Jahren und ungefähr 2000€ anfangen?
>
> Jeder muss seine eigenen Erfahrungen machen. In den Videos sieht das
> immer ganz einfach aus. Ist es auch - wenn man es kann.

Ohne Zweifel. Üben muss man ansich mit allem, was man steuert. Sicher 
ist es auch einfacher sich nen Bausatz zu kaufen oder gleich nen 
fertigen Kopter, doch dieses Hobby lebt ja förmlich vom selber machen 
und nicht vorgekautes oder fertiges zu kaufen. Abgesehen davon: Wenn man 
einen funktionierenden Kopter (Bausatz oder fertig) hat, um damit zu 
üben, wird ein Selbstbau von der Priorität nach hinten rücken, wenn man 
denn überhaupt noch einen haben will. Man hat ja einen und vermutlich 
auch einen besseren, als den, den man bauen würde.

Man kauft sich ja auch kein Labornetzteil oder Funktionsgenerator um den 
dann nochmal selber zu bauen.

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