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haschenk

RCLine User

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61

Dienstag, 27. April 2010, 13:08

Hallo,

ich hab hier noch was:

http://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=575964…e%257c1%26N%3D0

Zur Info oder falls der Link wieder nicht geht, im Anhang noch die Biblio.

Mit der Dokument-ID sollte die NTRS-Suchmaschine die Arbeit gleich finden.

Gruß,
Helmut
»haschenk« hat folgendes Bild angehängt:
  • Biblio-ges.jpg

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »haschenk« (27. April 2010, 13:09)


62

Dienstag, 27. April 2010, 14:47

Hi, danke für die Links! Naja mit dem "Rad neu Erfinden" stimmt das net ganz:
Wenn wir probleme Haben, schauen wir uns "Fertige" Codes an wie die dass machen, und dann schreiben wir uns unseren eigenen dadraus.
Zum Thema larifari:
Wir telefonieren und chatten sehr viel zusammen und diskutieren alle Probleme aus.
Zum Thema "Lageregelung":
Wir sind dabei erstmal eine Platine zu bauen die die Gyros und den Kompas Auswertet, und dadraus servowert korrekturen errechnet. ---> wir machen alles Step by Step.
Vielleicht ist unsere Vorgehensweise jetzt klarer!

Wir suche übrigens noch nach vorschlägen und infos zum Thema Kompass mit Gyros mischen um daraus einen funktionierende Lageregelung zu entwickeln wir bitten auch um Feedbeck von euch. Bei Tipps einfach Posten
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MiniMax :w

BlackJack

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63

Dienstag, 27. April 2010, 15:39

warum setzt ihr als flugzeug eigentlich auf einen nurflügler? ist mir völlig unverständlich. ein leitwerksmodell im idealfall mit V-Flügeln währe doch um einieges besser geeignet!
Your-Aerial-Pic.de

65

Dienstag, 27. April 2010, 17:12

Zitat

...Thema Kompass mit Gyros mischen um daraus einen funktionierende Lageregelung zu...


Ja... genau da kommt der schon angesprochene Herr Kalman ins Spiel.
Sensorfusion. In diese Gleichungen geht dann auch noch GPS, Drucksensor usw. ein.
Für jeden Sensor noch die geschätzten Fehler.

Einfach mischen ist halt nicht. Kreisel: Rauschen, Drift. Kompass: Ungenauigkeit, Rauschen...

Bin kein Informatiker, eher Anwender, deshalb kann ich mit der Programmierung nicht dienen :-(

Nur mal so Grob, wie so ein System von unte aufgebaut wird:
Sensordaten->Umwandlung/Integration->Sensorfusion(Kalman)->Lageberechnung->Lageregelung->Navigation->Missionssteuerung

Marc

haschenk

RCLine User

Beruf: Dipl. Ing.

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66

Dienstag, 27. April 2010, 19:02

Hi minimax,

Zitat

...zum Thema Kompass mit Gyros mischen um daraus einen funktionierende Lageregelung zu entwickeln...


Mit Kompaß und (Rate-)Gyros werdet ihr nach meinem Wissensstand keine Lageregelung zustande bringen (bzw., was versteht ihr denn unter Lageregelung ?)

Der Kompass kommt erst ins Spiel, wenn´s um Kurssteuerung/Kursregelung/Navigation geht. Für die Lageregelung werden üblicherweise Rate-Gyros (deren Signal integriert wird) zusammen mit Beschleunigungsmessern verwendet.
Gyro: Kurzzeitig gut verwendbares Signal, über längere Zeit erhebliches Driftproblem
Beschleunigungsmesser/Pendel: Über längere Zeit gute Lot-Referenz; kurzzeitig große Fehler (Scheinlot).

Und da kommt jetzt die o.e. Datenfusion zum Einsatz....
Muß nicht unbedingt Kalman sein, ein Komplementär-Filter ist anschaulicher und wird häufig erfolgreich verwendet.

Übrigens:
Der klassische *Kreiselhorizont* (erfunden ca. 1916/17 von Anschütz, wieder aufgegriffen/verbessert in den 20er- und 30er-Jahren von Sperry und Askania) ist ein schönes Beispiel für die Datenfusion; nur hat das damals noch nicht so geheißen...
Ein freier, kardanisch aufgehängter Kreisel wird von 4 kleinen Pendeln am Kreiselgehäuse "um die Ecke herum" (Präzession) gestützt (ist etwas verkürzt gesagt, weil da auch noch Pneumatik im Spiel ist). Dadurch werden die Vorteile der beiden Sensoren kombiniert und deren Nachteile minimiert.

In dem von mir ersterwähnten Buch wird das alles ausführlich dargestellt.

Zu Komplemetärfiltern gibt´s Einiges im web; aber besser gleich auf englisch ("complementary filter") suchen. "Google Scholar" ist auch eine gute Suchadresse, leider oft kostenpflichtig.


Gruß,
Helmut

67

Dienstag, 27. April 2010, 19:40

Wie sieht das eigentlich bei den elektronischen Wasserwaagen aus? Sogar im IPhone geht ja sowas. Sind das auch nur Beschleunigungsmesser oder haben diese Sensoren eine Art echte Lotreferenz zum Boden?

gruß cyblord

haschenk

RCLine User

Beruf: Dipl. Ing.

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68

Dienstag, 27. April 2010, 20:57

Hallo,

ich hab zwar noch keines dieser Teile aufgemacht, aber da sind imho schlichte Beschleunigungsmesser drin. Empfindliche Achse(n) horizontal.
Signal(e) = 0 =>Sensor ist horizontal ausgerichtet.

Gruß,
Helmut

69

Dienstag, 27. April 2010, 21:06

Zitat

Original von haschenk
Hallo,

ich hab zwar noch keines dieser Teile aufgemacht, aber da sind imho schlichte Beschleunigungsmesser drin. Empfindliche Achse(n) horizontal.
Signal(e) = 0 =>Sensor ist horizontal ausgerichtet.

Gruß,
Helmut


Aber das hieße nach einem Ausfall der Stromversorgung muss das ganze wieder auf 0 kalibriert werden. Und sollte sich das mit der Zeit nicht enorm verstellen?

gruß cyblord

haschenk

RCLine User

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70

Dienstag, 27. April 2010, 22:15

cyblord,

das verstehe ich jetzt nicht....

Die Sensoren können doch +/- , und bei 0 m/s² liegt das Ausgangssignal auf "Mitte" = Referenzspannung (mal abgesehen davon, daß manche Sensoren ein PWM-Ausgangssignal haben).

Gruß,
Helmut

Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von »haschenk« (27. April 2010, 22:41)


71

Mittwoch, 28. April 2010, 01:00

0 m/s² bedeutet aber nur, dass es nicht bewegt wird und sagt eben nichts über den absoluten Winkel aus. Genau diesen Zeigt das Gerät aber an, den absoluten Winkel zum Boden, eben wie eine Wasserwage. Daher meine Frage. Also muss es wohl die Beschleunigungswerte aufaddieren und somit wäre nach einem Stromausfall alles weg.

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »cyblord« (28. April 2010, 01:01)


haschenk

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72

Mittwoch, 28. April 2010, 11:48

cyblord,

du irrst dich.
Du hast die Erdbeschleunigung vergessen, die für einen Beschleunigungsmesser (kurz "Acc") eine Beschleunigung wie jede andere ist.

Liegt die sensible Achse des Accs genau horizontal, dann steht die Erdbeschleunigung senkrecht darauf und sein Ausgangssignal ist Null. "Hängt" diese Achse unter einen Winkel Phi gegenüber der Waagrechten, dann fällt eine Komponente g*sin(Phi) in diese Achse und hat einen Messwert ungleich Null zur Folge; daraus kann man dann Phi berechnen.
Wenn das Acc genau um 90° zur Horizontalen gekippt ist, dann zeigt es 1g an.

Das ist alles rein statisch; es muß nichts aufintegriert werden und nach dem Aus- und Einschalten ist das Gerät immer sofort betriebsbereit (auf evtl. minimale Initialisierungen z.B. zur Kompensation von Temperaturfehlern brauchen wir hier nicht einzugehen).

Das Problem mit Accs im Flugzeug ist, daß abhängig vom Flugzustand zusätzliche (Seiten-/Quer-)Beschleunigungen auftreten. Diese setzen sich mit der Erdbeschleunigung vektoriell zum sog. "Scheinlot" zusammen, und das Acc (oder auch ein Pendel) kann den Unterschied zum richtigen Lot nicht feststellen.
Zur Lösung dieses Problems gibt es verschiedene Wege, das habe ich weiter oben schon kurz erwähnt.


Gruß,
Helmut

Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von »haschenk« (28. April 2010, 11:53)


73

Mittwoch, 28. April 2010, 13:49

Hi,
@Helmut Schenk: Ich habe mich verschrieben --> Ich meinte mit Kompass eigentlich einen ACC :wall:
Ich habe das mal gelsen, im bezug auf Segways, dass die die Lageregelung mit ACC und Gyros machen und dass mit nem PD oder PID Regler mischen. Geht das net? Bitte um Vorschläge
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MiniMax :w

kellah

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74

Mittwoch, 28. April 2010, 15:05

gyros...

hallo ich klinke mich hier mal kurz ein.

ich dachte mems-gyros haben keine merkenswerte themperaturtrift mehr?
kenne das thema und seine auswirkungen vom quadrokopter.
bei piezos klar... wenns warm wird läuft die mitte weg.
gute mems wie sie bei helis eingesetzt werden wie gy401 oder höher habn damit doch auch keine probleme mehr?

ist es nicht machbar das scheinlot durch integration 2er mems auf längsachse und querachse mit dem ACC zu elliminieren? wird doch soweit ich weiß beim quadrokopter auch so gemacht? müsste man dann eben einmalig oder sogar gegenenfalls vor jedem start mit ner ins modell integrierten libelle einteachen.

oder?

alleine damit könnte man das flugzeug ja auch höhe halten lassen? wenn der ACC immer weiß wo das lot liegt kann man ja auch auslesen ob gestiegen oder gefallen wird wenn das acc mehr oder weniger als g ausgibt?

seitenruder könnte man dann ja wirklich noch über nen gyro ausm helibereich realisieren. währe wohl das einfachste denke ich. dann muss man nur einen bestimmten wert ppm an den gyro geben um ne kurve zu halten zu fliegen oder so, wenn kein signal anliegt gehts dann wenigstens schonmal immer gradeaus und nicht irgendwo hin.


alles in allem ein sehr interessanten thema, ich habe seit ner ganzen weile die idee mit 3 headlockgyros einen flieger zu bestücken. einfach nur aus neugierde und spaß am basteln lustiger sachen... dann sollte der doch an sich die fluglage die ich ihm per funke gebe immer wieder in die normalfluglage ausgleichen, oder?
worin unterscheidet sich die funktionalität des hier angestrebten autopiloten von meiner idee?

soviel mal von meinen laienhaften vorstellungen 8) zerreißt mich bitte nicht für meinen etwaigen blödsinn ;)

grüße
georg

75

Mittwoch, 28. April 2010, 19:15

MiniMax

Beim Segway ist es wieder der Fall, dass das Teil eben nicht fliegt, sondern auf ebenem Untergrund fährt. Dabei kann man die Beschleunigungsmsser als absolute Referenz nehmen (Die Beschleinigung durch das Anfahren und so weiß man ja von den Motoren).
Von daher ist sowas deutlich einfacher. Wobei ich nicht behaupten will, dass es trivial ist, einen Segway zu bauen... Dean Carmens Truppe hat da auch eine ganze Weile dran getüftelt.. (Und es würde bestimmt schon nachgebaut, irgendwie mit Umgehung des Patents..)

Georg,

Im Prinzip ist das mit den Integrationen genau das, was man machen muss, um von einer Drehbeschleunigung (Messwert) auf die Lage zu kommen.
Genau da liegt aber auch die Tücke... Durch die Integration kommen die (auch bei MEMS noch vorhandenen) Ungenauigkeiten noch deutlicher hervor.
So ein System läuft einem schneller davon als einem lieb ist. daher die Idee Sensorfusion und Kalman... Laser- oder Faserkreisel mit marginaler Drift (Einsatz Airbus, Raumfahrt und co) sind eher unbezahlbar.

Im Quadrocopter ist auch och eine Menge Mathe im Spiel, damit es gut funktioniert...
Es hat seinen Grund, dass professionelle Geräte in dem Bereich auch wieder 5-Stellig kosten (bin ich schonmal geflogen, total langweilig, steht bei 20km/h Wind und -2° wie angenagelt in der Luft).

Höhe halten mit ACC? Problem siehe oben, hier sind 2 Integrationen + Berechnung evtl. Schräglagen nötig... dann lieber Drucksensor.

Headinglock im Flieger? Mal überlegen, was da passiert. Sieht bestimmt lustig aus. Vor allem wenn auf 3 Achsen und durch die Achsverkopplung sich da was aufschwingt.
Vielleicht erstmal auf einer Achse testen...

Gruß

Marc

kellah

RCLine User

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76

Mittwoch, 28. April 2010, 20:57

marc:

ja ich werds erstmal mit höhenruder versuchen ;-) meine hoffnung ist eine stressfreie seitenruderkurve ohne absacken der nase... mal sehen.

so back to topic!


an sich ist ein autopilot ja sehr interessant als comeingghome lösung für empfangsverlust??

und mal ganz ohne flax.... geht die stabilisierung der längsachse für einen solchen fall nicht mechanisch? kleine konstruktion mit nem minimal gedämpften pendel das wenns links oder rechts anschlägt nen kontackt schließt der sagt: jetzt aber quer links/rechts je nachdem? :dumm: oder ne rollende kugel? würde wohl sicherlich ein bischen vereiert aussehen wie das ding dann fliegt... aber mit einer solchen konstruktion ließe sich vielleicht eine variable in die software implenentieren die das ECHTE lot hergibt?
das könnte doch den gyrotrift kompensieren?
jedesmal wenn die software durch eine lage steuert bei der die gyros was weiß ich wo stehen aber plötzlich der pendel NULL ausgibt -> zack! die gyrowerte in diesem moment als neue mitte nehmen und schon is das echte lot da!
HA! kann man mal sehen ... die stümperhafte idee mit dem pendel hat doch zu ner echten überlegung geführt :tongue:

gruß
georg

BlackJack

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77

Mittwoch, 28. April 2010, 21:30

nein das funktioniert nicht eben aufgrund des oben gennaten scheinlots. der flieger kann 90° auf der seite liegen wenn dabei ausreichend stark gezogen wird ist für dsa lot unten eben der horizont gleiches bei einem Loop permanent positive g.kräfte unten ist immer dann überal wo die unterseite hinzeigt.... da wir uns in einem 3dimmensionalen raum bewegen funktioniert ein lot nicht das kann überal hin zeigen wo nicht unten ist

Gruß

Alex
Your-Aerial-Pic.de

haschenk

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78

Donnerstag, 29. April 2010, 01:23

Georg,

mit einem Pendel im Flugzeug zur Ermittlung der wahren Lotrichtung ist es fast wie beim perpetuum mobile: Es wird immer wieder erfunden, obwohl es nicht funktionieren kann; und wenn es funktionieren würde, hätten wir so ein Gerät seit vielen Jahren.
Den Wunsch nach einem einfachen, billigen "Lotgerät" gibt´s seit dem Beginn der Fliegerei vor ca. 100 Jahren, und in diesen 100 Jahren sind die vielfältigsten und trickreichsten Konstruktionen vorgeschlagen und z.T. auch gebaut worden.

Das einzige Prinzip darunter, das überlebt hat, ist eine Kombination von freiem Kreisel und Pendel(n); hab ich weiter oben schon erwähnt. Das bzw. die Pendel liefern eine "langfristig" sehr gute Lotreferenz, aber mit kurzfristig großen Fehlern. Der Kreisel driftet langfristig, steht aber kurzfristig sehr gut. Durch eine "tricky" Kombination der beiden entsteht der *Kreiselhorizont*. Der gehört noch heute zur Grundausrüstung jedes für Instrumentenflug zugelassenen Flugzeugs. Natürlich ist der im Lauf der Jahre konstruktiv weiterentwickelt worden, aber das Grundprinzip des freien, durch ein Lot "gestützten" Kreisels ist noch dasselbe.

Und natürlich gibt es heutzutage andere, bessere (und aufwändigere) Geräte, aber das würde jetzt zu weit führen.

Ich habe in meiner früheren Berufstätigkeit jährlich etwa 1 - 2 Vorschläge zu reinen Pendelsteuerungen für Modelle bekommen; es hat mir immer etwas weh getan, den Leuten zu erklären, daß es nicht funktionieren wird; diese hatten da z.T. viel Gehirnschmalz und Enthusiasmus reingesteckt.

Im Anhang noch einen Scan aus einem Modellbau-Jahrbuch von 1952. Was die Leute sich so ausgedacht hatten... das war damals für die Stabilisierung von Freiflugmodellen gedacht.


Gruß,
Helmut
»haschenk« hat folgendes Bild angehängt:
  • Pendelsteuerungen.jpg

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »haschenk« (29. April 2010, 01:25)


kellah

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79

Donnerstag, 29. April 2010, 10:32

tzja helmut, da kannste mal sehen... genau sowas in der art hätte ich mir vorgestellt, nur das man den pendel elektronisch auswerten sollte um mit software die etwaigen fehler zu interpolieren. immerhin kann man ja die fehlermöglichkeiten eines mechanischen lots zu hundert prozent vorhersagen. aber ich glaube dir wenn du sagst das sowas nicht zu realisieren ist :-/ schade eigentlich.
fluglagem wie loopings oder enge kurve mit ausreichend g-kräften stellen natürlich auch das pendellot ins scheinlot. daran hatte ich garnicht gedacht, aber hey... wieder schlauer geworden :)

bin auf jeden fall gespannt was aus dem projekt wird.

grüße
georg

kellah

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80

Donnerstag, 29. April 2010, 10:38

Zitat

Original von haschenk

Das einzige Prinzip darunter, das überlebt hat, ist eine Kombination von freiem Kreisel und Pendel(n); hab ich weiter oben schon erwähnt. Das bzw. die Pendel liefern eine "langfristig" sehr gute Lotreferenz, aber mit kurzfristig großen Fehlern. Der Kreisel driftet langfristig, steht aber kurzfristig sehr gut. Durch eine "tricky" Kombination der beiden entsteht der *Kreiselhorizont*. Der gehört noch heute zur Grundausrüstung jedes für Instrumentenflug zugelassenen Flugzeugs. Natürlich ist der im Lauf der Jahre konstruktiv weiterentwickelt worden, aber das Grundprinzip des freien, durch ein Lot "gestützten" Kreisels ist noch dasselbe.


damit meisnt du sowas wie den mechanischen kreisel auf den ersten x-ufos? oder?