Quattrocopter, erste funktionierende Teile...

[Minifriese]

Mit dem reinen P-Regler habe ich angefangen, aber er faengt schon bei relativ kleinem KP an zu schwingen. Und bei sehr kleinem KP ist die bleibende Regeldifferenz natuerlich viel zu gross. Ich nehme an, die Schwingneigung wird durch die oben erwaehnten Probleme deutlich erhoeht. Was meinst du denn mit der Aenderung der Masse? Die Masse ist konstant.
Die Regelstrecke hat eine gewisse I-Charakteristik, weil ein konstanter Reglerausgang eine konstante Aenderung der Regelgroesse (Winkel) verursacht. Das reicht aber nicht, um die bleibende Regeldifferenz loszuwerden. Die Wippe kann sich naemlich nicht beliebig weit drehen, irgendwo ist Schluss. Und schon vor dem Anschlag bremsen die ziemlich steifen Motorkabel. Der Aufbau ist halt nicht perfekt...

Ansonsten sollte man eigentlich die Schwingneigung des I-Reglers durch Einfuehren des D-Anteils ausgleichen koennen, bloss muessen dazu TN und TV relativ gut zueinander eingestellt sein.
Der geplante Kaskadenregler waere jeweils nur ein P-Regler fuer den Fuehrungsregler (Lage) und den Folgeregler (Drehrate). Das sollte dann eigentlich reichen und wesentlich einfacher einzustellen sein.

Bei einer Simulation in Mathlab oder so kann man bei elektrischen Systemen die Eigenschaften meistens einigermassen berechnen, weil ja die Bauteile bekannt sind. Beim Quattrocopter muesste ich soviele Parameter grob schaetzen, dass das Ergebnis bestimmt nicht sehr viel wert waere....

Nils

[waste]

Der Schub beschleunigt die Masse. Die Beschleunigung über der Zeit ergibt eine Winkelgeschwindigkeit. Das hat ein integrales Verhalten.
In anderen Worten: Ein konstanter Schub bewirkt keine konstante Winkeländerung, sondern einen sich stetig ändernden Winkel. Was also nicht proportional zueinander ist, sondern ein integrales Verhalten hat. Das meinte ich mit "I-Anteil durch beschleunigte Masse".
Sowas kann man sehr wohl in einer Simulation berücksichtigen und ich stelle mir das auch gar nicht so schwierig vor.
Ausserdem gäbe es noch die Möglichkeit das mechanische Verhalten über eine Messung der Sprungantwort zu bestimmen (war jetzt nur so eine Idee).

Wenn du einen zusätzlichen I-Anteil und D-Anteil einfügen willst, musst du schon genau wissen bei welcher Frequenz und das glaube ich, geht nicht ohne Simulationsprogramm bzw. Berechnung. Aber ich lass mich gerne vom Gegenteil überzeugen.

Jetzt ist es schon spät, vielleicht fällt mir bis morgen noch was zu deinem Problem ein.

Waste

[waste]

Nils, ich glaube, du musst dich doch noch etwas tiefer in die Regelungstechnik einarbeiten. Du solltest schon wissen, wie sich ein Massenträgheitsmoment in einem Regelkreis auswirkt. Zudem solltest du die dynamischen Grundelemente eines Regelkreises, wie z.B. Integrator und die verschiedenen Reglertypen (P, I, PI, PD, PID) kennen. Sonst sehe ich schwarz, um so eine Aufgabe, wie du dir gestellt hast, zu stemmen.

Ich will dir jetzt nicht den Spass verderben. Nein, im Gegenteil, ich will dich anspornen, damit du dich auch rein kniest um die Kenntnisse zu erlernen die du dafür brauchst. Denn nur mit dem richtigen Know How wirst du auch ein Erfolgserlebnis haben. Ich kann dir leider nicht die Regelungstechnik über dieses Forum vermitteln, dazu ist die Technik viel zu komplex. Ich versuch es mit einer Hilfestellung.

Das was ich über die Elemente deines Regelkreises weiss:
Wippe mit Trägheitsmoment, angetrieben durch Propeller = Integrator (I-Glied)
Motor und Propeller mit Trägheitsmoment = Verzögerungsglied (PT-Glied)
Sensor mit Abtastrate = Verzögerungsglied (Totzeit = halbe Abtastrate)

Bis auf die Abtastrate sind die Zeitkonstanten nicht bekannt.
Damit keine Regelabweichung übrig bleibt, sollte im Regler ein I-Anteil sein. Ein reines I-Glied im Regler geht aber nicht, da dann 2 I-Glieder im Regelkreis wären und das schwingt auf jeden Fall. Also bleibt vorerst nur die Realisierung mit einem PI-Regler übrig.

Vorgehensweise zur Bestimmung des PI-Reglers:
Zuerst nur P-Regler realisieren und den P-Anteil soweit erhöhen, bis die Regelung schwingt. Dann den P-Regler durch den PI-Regler ersetzen, wobei der P-Anteil nur noch 1/3 des reinen P-Reglers ist und die Grenzfrequenz des PI-Reglers um den Faktor 3 niedriger als die Schwingfrequenz ist.
Damit sollte die Regelschleife stabil sein.

Eine weitere Optimierung (mit z.B. PID-Regler) wird nicht ohne Simulator oder exakte Berechnung möglich sein.

Aus meiner Sicht (aus der Ferne) ist der begrenzende Faktor die Zeitkonstante des Motors/Propellers. Wenn du die Schleife schneller machen willst, dann da zuerst ansetzen.

Ich hoffe das erschlägt dich jetzt nicht, ist etwas viel geworden.
Gruss Waste

[Manf]

Dass der ganz Quattrocopter nicht in einem Schritt realistisch simuliert oder aufgebaut werden wird war vielleicht schon klar. Mit einem Teilsystem zu beginnen ist auch der richtige Weg, um Erfahrung damit zu gewinnen.

Es ist besonders gut wenn man wechselseitig mit dem Messen von Parametern und mit dem Einbringen ins System vorgeht. Man kann dann deren Richtigkeit und deren Bedeutung im Teilsystem überprüfen.

Die Komplexität der Lösung im Gesamtsystem verstellt ja oft den Blick darauf, wie sie entstanden ist.
(Naja, wenigstens wollte ich es gesagt haben.)
Manfred

[emulein]

Hallo,

hat sich bei euch bzw. bei dem Flyer was getan. Bei meiner Steuerung habe ich starker Rückkopplungen (Störung der FET´s) von den Motoren.
Ist das bei euch auch?

Gruss Frank

[Minifriese]

Nabend,
Also Rückkopplungen hab ich noch keine bemerkt. Nur daß die MOSFETs ziemlich heiß werden. Bei 1,5A kann man sie schon kaum noch anfassen, bei mehr gibt's Brandblasen. Allerdings hab ich auch auf ein Kühlblech verzichtet, weil später eh nicht mehr als 1A pro Motor fließen soll.

Wie äußert sich das denn bei dir? Und wie ist dein Aufbau, in Sachen Bauteile, Beschaltung und PWM-Frequenz?
Nils

[JensB]

Ich werde dann auch mal meinen Senf dazugeben, denn ich finde das Thema echt heiß..... Respekt Nils, sehr ehrgeiziges Projekt, ich finde es ebenfalls richtig mit einem Teilsystem anzufangen und trotz einiger Kritik kann ich nur sagen....weiter so!

Wie mißt Du denn den Schub, den die Propeller erzeugen? Würde mich mal brennend interessieren? Machst du das anhand des Drehmoments an der Wippe?

[emulein]

morgen,

also ein Temp. Problem habe ich eigentlich nicht, wie schon gesagt nehme ich den IR024N FET als SMD Variante, ist halt direkt auf die Kupferfläche aufgelötet, geht ganz gut. Auf 1,5 A komme ich nur unter Vollgas, aber da würde der Flyer in den Himmel schießen. Angesteuert wird über einen Mega 8, über 20R direkt an den FET, so lange ich nur einen Motor anschließe geht das auch sehr gut, ab 2 Motoren na ja, da kommt schon mal ein Aussetzer und die Motoren drehen laut Oszi so 1 - 2 ms Vollgas.
Werde aber da dran bleiben, muss nur vorher noch was anderes fertig machen und dann geht's weiter.

Gruss Frank

[Minifriese]

Wie mißt Du denn den Schub, den die Propeller erzeugen? Würde mich mal brennend interessieren? Machst du das anhand des Drehmoments an der Wippe?

Fuer die Schubmessung stelle ich ganz einfach eine Kuechenwaage unter den einen Motor (Mit einem kleinen Buecherstapel drunter, wegen der Hoehe...). Dann lasse ich nur den Motor ohne Waage laufen, der zieht ja nach oben. Der andere Arm drueckt also nach unten, auf die Waage, und ich kann den Schub direkt ablesen. Die Wippe ist natuerlich kugelgelagert, sonst waere das extrem ungenau.

Das mit den Aussetzern an den Motoren koennte auch woanders her kommen: Wenn du den Controller aus der gleichen Batterie versorgst wie die Motoren, kann es schon mal sein, dass er einen Reset macht, weil die Spannung kurz einbricht. Das hatte ich zuerst auch. Abhilfe waere entweder ein extra Akku fuer den Controller. Oder eine groessere Akkuspannung. Die 5V fuer den Controller regelst du ja sowieso, wenn dann die Akkuspannung statt von 7.2V auf 3V jetzt von 11.1V auf 7V einbricht, merkt der Controller nix mehr. Ist halt die Frage, ob deine Motoren die hoehere Spannung auf dauer abkoennen.
Die meisten Netzteile koennen deutlich weniger Strom liefern als Akkus, wenn du bisher ein Netzteil benutzt, wuerde ich vielleicht mal nen Akku probieren, zumindest fuer die Motoren.
Nils

[emulein]

Hallo,

an das mit dem Reset habe ich auch schon gedacht, muss aber zugeben konnte es mir nicht vorstellen. Aber nach dem du das auch sagst werde ich das mal prüfen. Der Controller erhält seine Spannung aus einem 2575 Spannungsregler, der sekundär. und der Primär sind mit 220µf gepuffert,
dachte das reicht. Na ja, werde mal nachsehen. Danke für den Tip!!.


Gruss Frank