Mono Wheel Bot

[oberallgeier]

Hallo Murdoc_mm,

schön, daß Du Dir zwischen aller Arbeit auch Zeit für dieses Projekt nimmst - und uns daran teilhaben läßt. Ich selbst war ja früher von den MonoWheels überhaupt nicht angetan - und jetzt würde ich am liebsten auch eines anfangen. Dagegen spricht nur das eine oder andere, wartende Vorhaben und das fehlende Konzept - bei mir müsste es ein Technologieträger für Experimente werden, ähnlich wie das von mausi_mick. Vorerst bleibt es also bei mir beim Zuschauen und Daumendrücken.

[Murdoc_mm]

Hi,

@Willa: danke, danke, danke. Endlich mal ne verständliche Erklärung wie man so ne Regelung aufbaut und programmiert. Mir gehts da wahrscheinlich wie vielen, dass ich mit den Formeln, die man überall findet, nix anfangen kann.

Xacc ist der Wert direkt aus deinem Acc ... Das Ergebnis nennt sich dann "Komplementärfilter" (ein fieses Wort für eine einfache Sache)

Du schreibst zwar nicht wie das Ergebnis zustande kommt aber ich habs glaube trotzdem verstanden:
Nachdem man das gyrointegral hat schaut man ob der Acc-wert (wenn man ihn richtig angepasst hat) das gleiche sagt und wenn nicht dann geht man in kleinen Schritten auf den Acc-wert zu (vom errechneten gyrointegral weg).

Dat wird am WE gleich mal ausprobiert (hoffentlich).

@mausi_mick: Erstmal großes Lob an dein BMW. Ich lese immer gespannt mit und hoffe auch bald mal so weit zu sein. \/

auch die sehr schnelle Reaktion der
Servos. Ich denke, dass der Ansatz von Willa gut ist.
Mir scheint nur - bei Deinem "statischen" Versuch - der Kippwinkel noch zu
gross zu sein. Du müsstest vielleicht mal überprüfen, welcher Neigungswinkel im Stand bei den Massenverhältnissen Gesamtmasse(13kg?) zu Pendelmasse( <=1kg ?) und
den Schwerpunkten (maximale Auslenkung Pendelschwerpunkt von Radlängsachse < 6cm) überhaupt beherrschbar ist.

Also wenn man nur mit den "Gewichten" ausgleicht ist der max. Winkel bei dem noch gegengesteuert werden kann relativ klein. Nur wenige Grad, geschätzt 2, 3 oder vielleicht 4. Zumindest im Stand. Allerdings gibt es noch eine möglichkeit aus größeren Winkeln gegen zu steuern: per Impuls. Meine Randbeobachtungen haben bis jetzt immer angedeutet das wenn man einen Impuls mit den Gewichten erzeugt das MW stärker auslenkt als mit den reinen Gewichten möglich währe. Allerdings ist es nicht ganz einfach die Impulse zu erzeugen. Schnelle Fahrt und ruckartiges Stoppen der Servos benötigen genaue Steuerung, ansonsten gibts keinen Impuls oder er geht in die falsche Richtung oder das MW liegt schon auf der Seite bevor der Impuls erzeugt wird.

Im Video wurde übrigens nicht das volle Gewicht an die Servos gehangen (um selbige etwas zu schonen). Nur etwa 2/3 des max. Gewichts werden bewegt. Hat aber trotzdem recht gut angesprochen.

Gruß

[Willa]

Du schreibst zwar nicht wie das Ergebnis zustande kommt aber ich habs glaube trotzdem verstanden:
Nachdem man das gyrointegral hat schaut man ob der Acc-wert (wenn man ihn richtig angepasst hat) das gleiche sagt und wenn nicht dann geht man in kleinen Schritten auf den Acc-wert zu (vom errechneten gyrointegral weg).

genau richtig. Und da der ACC stark tiefpassgefiltert wird ist es sinnvoll relativ langsam an den ACC-Wert heranzukriechen. Was du auch noch brauchst ist eine Art "Anti-Windup" (ich glaube so heisst das...) Du musst verhindern dass das Integral vom Gyro zu groß werden kann.
Einfach so:
If gyro_i > 1000 then
gyro_i=1000
end if
If gyro_i < -1000 then
gyro_i=-1000
end if
Hoffe es ist verständlich was ich meine. Genau dieses Antiwindup verwende ich jetzt um meine Regelung auszutricksen und mit meinem Tricopter Loopings zu fliegen.

[mausi_mick]

Hi murdoc_mm,

ich glaub, mit den Winkeln hast Du recht, es sind nur wenige Grad, die
man durch "langsames" Verschieben bei den Masse-/Hebelverhältnissen
hinkriegt. Und mit den Impulsen ist das so eine Sache ...

Aber ich glaube, Du hast mit den Sensoren da eine recht gute Wahl getroffen.
Bei meinem Neigungssensor - SCA61T - sieht es leider so aus, dass er (die Gasblase) wohl recht langsam ist: 8-28 Hz, ist leider nicht weiter spezifiziert. D.h. , ich geh von einer Zeitkonstante von ca 100ms aus. D.h. nach 'ner knappen halben Sekunde hab ich den Winkel, da ist das Rad aber fast eine Umdrehung weiter. Auch kommt - bei Regelung im Stand -
die Information über den Winkel (zu) spät und die Reaktion (beim Servo ca 0,2 s , beim (Getriebe-Motor/Zahnstange) eher > 0,5 s) noch später, d.h. es führt die direkte Reaktion eher zum Aufschaukeln als zur Beruhigung der Sache.
Daher versuche ich eher, die Neigungstendenz (über mehrere Messungen)
zu erfassen und darauf zu reagieren.

Zum Oszi:
Ich bin mir sicher, das wird Dir sehr helfen, gerade bei den
empfindlichen Sensoren in elektrisch rauher Umgebung, z.B. was Entstörmassnahmen angeht.
Bei meinem MW - ich versuchte , die Position des Pendelgewichts bezüglich der Ruhelage über die Hell/Dunkelwechsel der Gabellichtschranke zu erfassen - wäre ich ohne Oszi wohl noch immer auf Fehlersuche: Durch "Ölnebel" war die Gabellichtschranke so stark verschmutzt, das da kein TTL-Signal mehr herauskam und die Zählung bei Null blieb..
aber man sollte ja auch nicht unbedingt eine Lichtschranke in einer Ölwanne unterbringen ...

Gruß und
viel Erfolg

mausi_mick

[Murdoc_mm]

Hi allerseits,

Hab heute die Elektrik angefangen umzubauen. Ich werd wie Willa geschrieben hat nen Hoch- und nen Tiefpass einlöten. Dazu hab ich erstmal alles von den ACCs und Gyros abgelötet (Daumen drücken das die nicht den Hitzetod gestorben sind und bei der Gelegenheit auch gleich nen Gyro (X-Achse) umgedreht (die Werte von dem Ding gingen immer entgegen denen der ACCs). Vielleicht muss ich das auch noch beim Z-Gyro machen, da dort auch nur Grütze beim Controller rausgekommen ist aber da möchte ich vorher noch mal ins Datenblatt schauen.

Wollte dann jetzt die Werte für die beiden Pässe ausrechnen --> altes Tabellenbuch rausgekrammt, gerechnet und mit meinen Bauteilelager abgeglichen --> keine passenden Werte da. Bin aber etwas stutzig über die hohen Werte (R größer 100K <-- hatte ich noch nie) geworden und hab mal Google befragt was den so Standardwerte für Pässe sind und bin auf nem Topic hier im RN gestoßen. Zufällig oder nicht genau die Frage die ich brauchte und auch noch von Willa selbst gestellt --> Volltreffer. https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=46174

Da steht dann irgendwo das im Datenblatt auch Vorschläge für die Bauteildimensionierungen sind. Daran hab ich noch gar nicht gedacht und gleich mal nachgeschaut. Beim Gyro sind Werte vorgegeben (4,7yF und 100K). Leider hab ich beides nicht da aber die zu besorgen wird ja nicht schwer. Bei den ACCs sieht es da schon schlechter aus. Da werde ich aus dem DB nicht wirklich schlau. Die schreiben:

Output filtering and noise
A pair of 10nF capacitors limit the noise figure of the DE-ACCM3D, without overly sacrificing bandwidth.
RMS noise is typically 7.3mg, and output bandwidth is 500Hz - making it suitable for high frequency sampling of acceleration.

Wie ein Paar? Meinen die 2? Warum nicht ein 20nF? Und wie sollen die verschaltet werden?

Vielleicht könnt ihr mir weiter helfen.

Gruß

[Willa]

Steht im Datenblatt auch nichts über den Innenwiderstand des ACCs?

Beim Gyro sind Werte vorgegeben (4,7yF und 100K)

Was ergibt das denn für ne Grenzfrequenz? "Vorgegeben" würde ich nicht sagen, für deine spezielle Anwendung brauchst du halt nicht unbedingt die Art Highpass die der Gyrohersteller für irgendeine andere Art von Anwendung empfiehlt...

[Murdoc_mm]

Steht im Datenblatt auch nichts über den Innenwiderstand des ACCs?

Output buffers
A bare accelerometer chip has an output impedance of 32kOhm, which is unsuitable for obtaining reliable
measurements when connected to an analog to digital converter. On the DE-ACCM3D, a quad rail to rail
operational amplifier buffers the outputs from the ADXL330, greatly reducing output impedance. The
absolute maximum load beyond which accuracy begins to seriously suffer is 3.3mA, or 500Ohm.

Hier hab ich den ACC her: http://www.lipoly.de/index.php?main_...oducts_id=5542

Beim Gyro sind Werte vorgegeben (4,7yF und 100K)

Was ergibt das denn für ne Grenzfrequenz? "Vorgegeben" würde ich nicht sagen, für deine spezielle Anwendung brauchst du halt nicht unbedingt die Art Highpass die der Gyrohersteller für irgendeine andere Art von Anwendung empfiehlt...

Frequenz währe 0,33863Hz.

Sollte eigentlich passen.

[Murdoc_mm]

Keiner ne Idee wie der ACC beschaltet werden möchte? LiebäugelzuWilla

Gruß

[Willa]

Also ich hab prinzipiell nicht so viel Ahnung von Elektronik... Nur das nötigste um das zu machen was ich brauche. Aber wenn der ACC quasi schon verstärkt oder sonstwie impedanzgewandelt aus dem Board rauskommt, dann kannst du dessen Widerstand wohl vernachlässigen. Einfach ein passendes R und C einlöten, dann sollte das doch gehen...? Probiers doch einfach mal auf nem Steckbrett aus (wenn du keins hast: hab mir neulich eins besorgt, das lohnt sich!) Dann kannst du testen wie dein Lowpass funktioniert...

[Murdoc_mm]

Probiers doch einfach mal auf nem Steckbrett aus (wenn du keins hast: hab mir neulich eins besorgt, das lohnt sich!) Dann kannst du testen wie dein Lowpass funktioniert...

Ich hab tatsächlich keins. Aber es ist vielleicht wirklich an der Zeit mir mal eins zu besorgen...

Gruß