Quadrocopter med egendesignat styrsystem.

Berätta om dina pågående projekt.
Användarvisningsbild
hubben
Inlägg: 1754
Blev medlem: 7 september 2010, 11:46:58
Ort: Örviken

Re: Quadrocopter med egendesignat styrsystem.

Inlägg av hubben »

Hmmm, jag tänkte inte så långt. ;-) Du vill ju veta exakt position.

Kommer den att kunna kalibrera 0-värde på roll/pitch själv, eller är det extremviktigt att ha den exakt plant när man initierar den? Detta projekt låter extremt intressant, kommer garanterat ladda ner din kod om du lägger upp den. ;-)

Skulle kunna bli en sjukt bra plattform för ett stabiliserat kamerastativ!
Användarvisningsbild
LHelge
Inlägg: 1772
Blev medlem: 2 september 2007, 18:25:31
Ort: Östergötland
Kontakt:

Re: Quadrocopter med egendesignat styrsystem.

Inlägg av LHelge »

Den är självkalibrerande vad gäller nollvärde. däremot kommer den att börja driva vid långvarig konstant acceleration i x- eller y-led. Det viktiga är egentligen att medelvärdet av accelerationsvektorn över tiden pekar mot jordens mitt.

Hur känslig den är för långvariga konstanta accelerationer kan man ställa in. De tuningparametrar som finns i filtret är:
1. Tilltro till att accelerationsvektorn pekar rakt nedåt och mäts exakt.
2. Tilltro till att gyrot mäter exakt vinkelhastighet - bias.
3. Tilltro till att modellen stämmer med avseende på konstant bias på gyromätningen
4. Tilltro till att modellen stämmer med avseende på konstant vinkelhastighet.
5. Tilltro till att modellen stämmer vad gäller att nuvarande vinkel = förra vinkeln + förra vinkelhastigheten * samplingstiden - förra gyrobias * samplingstiden

Genom att variera förhållandet mellan värdena på dessa kan man ändra filtrets dynamik. Egentligen tillåter kalmanfiltret även korsberoenden mellan dessa men den möjligheten tog jag bort till förmån för lite optimeringar.

Ett exempel: om jag minskar tilltron till accelerometermätningarna kommer den ha större tilltro till modellen som baseras på vad gyrot mäter. Därmed kommer den att bli mindre känslig mot konstant acceleration i sidled men ta längre tid att svänga in mot nollvärdet.
Användarvisningsbild
LHelge
Inlägg: 1772
Blev medlem: 2 september 2007, 18:25:31
Ort: Östergötland
Kontakt:

Re: Quadrocopter med egendesignat styrsystem.

Inlägg av LHelge »

En annan sak som man skulle kunna pyssla med innan man börjar bygga ihop hårdvaran är en batteriövervakare. Jag vet att ESC:erna egentligen fixar den biten men dels skulle det vara kul att bygga men sedan skulle det också kunna vara bra om man så småningom vill skicka information tillbaka från quaden.

Jag hade tänkt att driva den med 3 cells LiPo-batterier så spänningen över hela batteriet kommer vara upp till 12.6 volt. För att mäta spänningen över varje cell individuellt med A/D-omvandlaren på en processor matad med 5 v så behöver de olika cellerna spänningsdelas. En annan idé jag fick för att bibehålla en bättre upplösning är att använda en op-amp i subtraherarkoppling för att subtrahera spänningen på varje enskild cells pluspol med spänningen på minuspolen. Mina kunskaper i analog elektronik är minst sagt begränsade så frågan är: fungerar detta?

Fråga nummer två: Kan jag använda en LM324 för detta? Jag har en hög sådana liggandes hemma. Op-ampen kommer spänningsmatas med fulla batterispänningen och utspänningen kommer ligga mellan 3 och 4,2 volt. Eftersom LM324 har fyra stycken så kan man ju lika gärna förbereda den för 5 celler även om bara tre kommer användas till en början.

En skiss på hur jag tänker.
bms.JPG
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
monstrum
Inlägg: 620
Blev medlem: 13 januari 2005, 05:38:32
Ort: Göteborg

Re: Quadrocopter med egendesignat styrsystem.

Inlägg av monstrum »

Det blir alltså en differentialförstärkare och din koppling bör fungera bra.
Jag hade dock satt zenerdioder på utgångarna.
Användarvisningsbild
LHelge
Inlägg: 1772
Blev medlem: 2 september 2007, 18:25:31
Ort: Östergötland
Kontakt:

Re: Quadrocopter med egendesignat styrsystem.

Inlägg av LHelge »

Jag gjorde en testuppkoppling på en labbplatta igår, den verkade fungera.

Det var en bra idé med zenerdiod, kan sätta sådana över filterkondingen. Kan det hända konstigheter om jag inte använder alla ingångar? Behöver jag dra dem till jord till exempel?
Användarvisningsbild
hubben
Inlägg: 1754
Blev medlem: 7 september 2010, 11:46:58
Ort: Örviken

Re: Quadrocopter med egendesignat styrsystem.

Inlägg av hubben »

Balanskontakten på accen är ju kopplad över varje individuell cell... typ

+
CELL 1
-
+
CELL 2
-
+
CELL 3
-

Där du på varje +- har en kabel ut.. så mäter du mellan 2 intilliggande kablar på balanskontakten så får du ju ut spänningen över den cellen.

Cellerna ligger ju mellan 3 och 4,2v, så det borde väl gå att mäta direkt?
Användarvisningsbild
LHelge
Inlägg: 1772
Blev medlem: 2 september 2007, 18:25:31
Ort: Östergötland
Kontakt:

Re: Quadrocopter med egendesignat styrsystem.

Inlägg av LHelge »

Ja, det är balanskontakten jag tänkte använda. Problemet är att spänningsskillnaden mellan jord och plus på den sista cellen är alldeles för stor för att mäta med en microkontroller som drivs på 5 volt. skickar man in mer än 12,6 volt på den analoga ingången kommer den att brinna upp även om man har 8,4 som referens. (även referensporten kommer brinna upp eftersom det är mer än 5 volt)

Min idé var då att skicka differensen mellan cellens plus och minuspol till A/D-ingången istället och det verkar fungera bra!

Nu har jag caddat lite också. Det kommer nog bli i aluminium ändå. Trä ser lite tråkigt ut.
CAD.JPG
Hålen i basplattan är för att lätta upp, men de kommer jag nog vänta med att göra tills jag ser hur vridstyvt det blir. Tror inte vikten kommer vara något problem. Modellen på bilden med upplättnad väger drygt 200 g och motorerna kommer väl tillsammans kunna lyfta ca 4 kg så jag har lite marginal även med ett ganska stort batteri och en liten kamera.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
hubben
Inlägg: 1754
Blev medlem: 7 september 2010, 11:46:58
Ort: Örviken

Re: Quadrocopter med egendesignat styrsystem.

Inlägg av hubben »

Gjorde dessa till en quad, riktigt vridstyva - 2mm alu:
Bild

Själv kommer jag att köra med makrolon, denna kan ta 4, 6 eller 8 armar. Säg till om du vill ha dxf filer.
Bild

Ang, motorplattorna längst ut. Jag fick tipset att bara göra hål i alubommen istället, 6mm x 3 i undre väggen och 2x3mm för skruvarna och 1x6mm för motoraxeln i bommens ovansida. Mindre arbete + mindre material och motorn sitter rätt i bommen. Inte hunnit göra några sådana ännu dock...

Ang. balanskontakten: Tänkte inte riktigt så långt.. ;-)
Användarvisningsbild
jesper
Inlägg: 722
Blev medlem: 12 juni 2006, 16:04:08
Ort: Laem Mae Phim, Thailand

Re: Quadrocopter med egendesignat styrsystem.

Inlägg av jesper »

@LHelge:
Har du varit här och spionera? :shock:

Din CAD ritning ser PRECIS ut som min quad! :)

Jag har 10x10 kolfiber ram, motorfästen gjort av servoarmar från HC http://www.hobbycity.com/hobbycity/stor ... duct=10077, samt en egen utfräst centerplatta precis som din.
Användarvisningsbild
LHelge
Inlägg: 1772
Blev medlem: 2 september 2007, 18:25:31
Ort: Östergötland
Kontakt:

Re: Quadrocopter med egendesignat styrsystem.

Inlägg av LHelge »

Den där servoarmen såg ju utmärkt ut, cad är det för hålbild? Ser ut som att den skulle passa min motor med 19 mm mellan två av hålen och 16 mellan de andra två. Jag hade tänkt göra de bitarna i aluminium men ska nog gå på hubbens linje och skruva motorerna direkt på armen. Det skadar väl inte att beställa fyra servoarmar ändå om det är så att hålbilden passar.

Kvällens resultat:
Build_1_small.jpg
Build_2_small.jpg
Motorn från depronplanet jag byggt fick ställa upp så länge men tanken är att jag ska ha likadan motor och propeller på denna. Det är nog inga problem att ta bort mer material från plattorna, absolut inga problem med vridstyvheten. Den kommer bli sjukt liten med mycket kraft så det behövs nog bra reglering för att en ska kunna flyga. Kul eftersom det är styrsystemet som är den roliga biten i detta.

Funkar det bra skulle det vara sjukt kul att skala upp den 3-4 ggr, lägga till 2 eller 4 armar och bygga egen BMU, IMU och ESC som pratar CAN med en huvudstyrenhet. Då skulle man ha en hyffsat säker plattform för att ta foton från luften. Som jag till och med hade vågat anförtro systemkameran efter lite tester. Frågan är bara hur man ska finansiera det...
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
hubben
Inlägg: 1754
Blev medlem: 7 september 2010, 11:46:58
Ort: Örviken

Re: Quadrocopter med egendesignat styrsystem.

Inlägg av hubben »

Haru kollat på dessa: http://www.mikrokopter.de/

Får du till ett styrsystem som fungerar bra, på relativt billig hårdvara - då kan du nog låta projektet finansiera sig självt.
Användarvisningsbild
LHelge
Inlägg: 1772
Blev medlem: 2 september 2007, 18:25:31
Ort: Östergötland
Kontakt:

Re: Quadrocopter med egendesignat styrsystem.

Inlägg av LHelge »

Förutsett att man kan friskriva sig från allt vad garantiärenden heter när någon krashat sin Nikon D3...
Användarvisningsbild
hubben
Inlägg: 1754
Blev medlem: 7 september 2010, 11:46:58
Ort: Örviken

Re: Quadrocopter med egendesignat styrsystem.

Inlägg av hubben »

Tja, "Skador orsakade av krasch omfattas inte av garantin" brukar det väl stå. ;-)
Mikrokopter.de har väl i köpesvillkoren "Ej för professionellt bruk".

Sen om nån köper ett stativ, hakar på sin Canon 1D och stativet välter... då tror jag inte att nån kommer på tanken att hålla tillverkaren av stativet ansvarig, eller? ;-)

Går kontroll-loopen köra i en 8 bitars AVR, typ Atmega48/88 eller behövs det mer kräm än så?
Användarvisningsbild
LHelge
Inlägg: 1772
Blev medlem: 2 september 2007, 18:25:31
Ort: Östergötland
Kontakt:

Re: Quadrocopter med egendesignat styrsystem.

Inlägg av LHelge »

Jag har inte implementerat kontroll-loopen än, men den borde vara relativt enkel, tänkte köra den med fixed-point också så den borde inte ta mer än något hundratal klockcykler.

Sensorfiltreringen som är den tunga biten kör jag just nu med flyttal rätt igenom. då går den att köra i drygt 600 Hz på en dsPIC33F som är en 16-bitarsprocessor och tuggar på i 80 MHz vilket ger 40 MIPS. Hur man översätter det till en AVR vet jag inte men jag tror iaf att det skulle gå långsammare. Man får väl kompensera det med en större quad (=långsammare dynamik) helt enkelt, även om jag tror att kostnaden för processorn blir ett litet problem i det fallet. Enklast är väl nästan att testa, jag kan förbereda en liten kodsnutt att testa om du vill, själv har jag varken AVR-processorer eller programmerare därtill.

Jag vet inte om det skulle vara möjligt att köra filtreringen med fixed-point, men kalmanfilter brukar behöva ganska stort dynamiskt omfång så jag tror det är ganska mycket jobb att få det att fungera bra. Jag lägger hellre en tia extra på processorn än 10 timmar på att optimera koden.

Största problemet med mjukvaran just nu är hur jag ska kunna läsa av fyra kanaler från mottagaren. Processorn har fyra kanalers PWM-modul där jag borde få 2500 punkter upplösning mellan 1 och 2 ms vilket borde räcka mer än väl. Däremot så kommer jag få bitbanga inläsningen. En lösning skulle kunna vara att försöka komma åt PPM-signalen som ska finnas någonstans i mottagaren, då skulle det räcka med en capture-modul på processorn för att hämta alla mottagarens kanaler.
Användarvisningsbild
Greve Hamilton
EF Sponsor
Inlägg: 544
Blev medlem: 4 september 2004, 15:03:35
Ort: GBG

Re: Quadrocopter med egendesignat styrsystem.

Inlägg av Greve Hamilton »

Beställde för några dagar sedan accelerometer- och gyro-moduler för att labba lite med. Har för avsikt att göra något liknande som du. Eller, kanske, beror på hur labbandet går. :)

Så, förtig ej om detaljerna, de kan komma till nytta.
Skriv svar