PID + Kompass

[robvoi]

Hallo,

ich würde gerne eure Meinung zur Herangehensweise für die Integration eines Kompass in meinen PID Regelkreis hören.
Es geht um ein Kettenfahrzeug, mit zwei DC Motoren. (Die Plattform nähert sich, nach einem Umbau, der Fertigstellung, ist aber noch nicht soweit. Daher kann ich noch nicht testen.)

1. Macht es eurer Erfahrung nach überhaupt Sinn, einen Kompass (AHRS mit Kompass, Beschleunigungssensor und Gyro) als Referenz zum geradeaus fahren zu nutzen? Der Kompass wird auf einem Mast montiert, um Abstand zu den DC Motoren zu bekommen.

2. Bisher hatte ich zwei PID Regler, welche beide Motoren auf einer bestimmten Drehzahl halten (via PWM). Damit fährt das Fahrzeug recht gut geradeaus.
Die Frage ist jetzt ob es Sinn macht, diese recht gut funktionierende Methode mit dem Kompass zu erweitern, oder ob ich nur den Kompass nutzen sollte.
Es wäre schade, die guten Ergebnisse der Steuerung über die Encoder zu verwerfen, allerdings befürchte ich, dass ich mit beiden Systeme zusammen keine Stabilität hinbekommen.
Wie würde ich eine Zusätzliche Komponente in die Reglung integrieren, ohne das System instabil zu machen?

3. Gibt es eine gängige Methode um den Sprung in den Sprung in den Kompass Werten (360->1) zu verarbeiten?


Generelle Tipps aus der Praxis zum Thema Kompass im Roboter sind sehr willkommen. Da ich leider wenig Zeit für das Hobby habe, freue ich mich über alle vermiedenen Fehlversuche (auch wenn Sie teilweise zum Spaß gehören ).

Danke und Gruß
Robert

[Che Guevara]

Hi,

also wenn ich das richtig verstehe, hast du einen Roboter mit je einem Encoder pro Motor. Dazu willst du jetzt (oder eben auch nicht) einen Kompass integrieren!?
Ich würde da einen Komplementärfilter verwenden (Hoch + Tiefpass), der die Signale miteinander verechnet und somit einen auf kurze & lange Zeit stabilen Wert ausgibt.
Den Sprung könnte man z.b. so lösen:

Heading = Kompass_Value()

If Heading >= 0 and Heading_old <= 360 then
   Umdrehung = Umdrehung + 1
Elseif Heading <= 360 and Heading_old >= 0 then
   Umdrehung = Umdrehung - 1
Endif
Heading_old = Heading
Heading_laufend = 360*Umdrehung + Heading

Gruß
Chris

[robvoi]

Hallo Chris,

danke für die Antwort.

Ist es denn Erfahrungsgemäß sinnvoll, zwei PID Regler zu kombinieren? Oder beeinflussen diese sich zu sehr gegenseitig und erzeugen ein instabiles System?

Danke für den Anstoß bezüglich des Sprungs in den Winkel Werten. Ich werde die Winkel in einer Skala -180 bis +180 verwenden. Dann muss ich nicht zwingend die 0 beim Auslesen erwischen.

Gruß
Robert

[Che Guevara]

Hi,

wieso möchtest du den zwei PID-Regler verwenden? Kombinier doch einfach die Sensoren via Komplementärfilter.
Naja, dann korigier doch den Code einfach auf +-180°. Sollte ja auch kein Problem sein

Gruß
Chris

[robvoi]

Hmm, richtig. Das macht mehr Sinn.
Kann ich dann einfach die beiden PIDs für RPM nutzen und den Error des Kompass, je nach Richtung der Abweichung, auf den Error der RPM aufrechnen bzw. abziehen? (ggf. mit einem sinnvollen Faktor)


Ich hatte jetzt nicht erwartet, dass du den Code noch auf +-180° anpasst. Zur Veranschaulichung hat der erste Code gereicht.

[Che Guevara]

Hi,

also du filterst die Signale und erhältst daraus dann einen Winkel. Diesen schickst du in den PID-Regler.
Ich würde die reinen Encoder-Daten für den D-Anteil des Reglers verwenden und den korrekten Winkel für den P und I Anteil. Oder du verwendest die Encoder-Daten für P & D und den Winkel für I. Da müsste man wohl experimentieren was am besten ist

Gruß
Chris

[PICture]

Hallo!

ich würde gerne eure Meinung zur Herangehensweise für die Integration eines Kompass in meinen PID Regelkreis hören.

Meine Meinung: ein PID Regler und ein Kompas haben nix gemeinsames und können nicht sinvol in einer Regelung von Motor verbunden werden. Sonst ist für mich dein Problem unklar beschrieben.

[robvoi]

Hallo!
Meine Meinung: ein PID Regler und ein Kompas haben nix gemeinsames und können nicht sinvol in einer Regelung von Motor verbunden werden. Sonst ist für mich dein Problem unklar beschrieben.

@PICture
Danke für dein Feedback.
Beispiel Geradeausfahrt: Die Abweichung von Soll/Start-Winkel zu Ist-Winkel ist der Input für den PID Regelkreis. Der Output Regelt den rechten und linken Motor (+/- Output) und steuert entsprechend gegen.

Warum das nicht gehen soll, verstehe ich nicht. Habs noch nicht probiert also...
Meine Frage war davon ausgegangen, dass das funktioniert. Ich wollte dann Encoder (encLeft-encRight) als Input mit dem Kompass kombinieren.

Gruß
Robert

[Che Guevara]

Hi,

hast du dich den schon mit der Datenfusion beschäftigt?
Ich mache momentan etwas sehr ähnliches, nämlich die Fusionierung von einem Gyro und einem Kompass.

Gruß
Chris

[PICture]

@ robvoi

Sorry, aber für mich Regelung vom Drehzahl eines Motors per PID Regler und Steuerung der Fahrrichtung per Kompas, nicht in einen Topf passen.