Проект "Трикоптер" — различия между версиями

Материал из Department of Theoretical and Applied Mechanics
Перейти к: навигация, поиск
(Отмена правки 4807 участника 194.29.226.23 (обсуждение))
(→‎Программирование)
Строка 35: Строка 35:
 
[[Файл:3copter_scheme.jpg‎]]
 
[[Файл:3copter_scheme.jpg‎]]
  
−
== Программирование ==
+
I actaully found this more entertaining than James Joyce.
−
Программирование осуществлялось на языке/диалекте Wiring-C++ в среде Arduino.
 
−
Первым делом надо было просто заставить коптер полететь, поэтому алгоритмы обработки датчиков и управления предельно простые.
 
−
 
 
−
=== вычисление угловой скорости ===
 
−
 
 
−
В этом проекте использованы три гироскопа MLX90609 , они имеют аналоговые выходы для данных о угловой скорости и встроенный температурный датчик для устранения дрифта.
 
−
Микроконтроллер получает от гироскопа значения в диапазоне 0-1024, затем с учетом чувствительности 300 градусов в секунду производит расчет угловой скорости. Кроме того вычитается байес - значение которое показывает сенсор при отсутствии вращения. Таким образом окончательная формула выглядит так:
 
−
 
 
−
 
 
−
 
 
−
  for( int i=0; i<3; i++)
 
−
  {
 
−
    float tmp=0;
 
−
      for(int j=0;j<10;j++)
 
−
      {
 
−
          tmp+=analogRead(pin[i]);// oversampling
 
−
      }
 
−
  tmp/=10.0;
 
−
  omega[i]=(tmp-bias[i])*gain[i];
 
−
}
 
−
 
 
−
 
 
−
Использование оверсэмплинга, тоесть многократного повторного чтения входа, позволяет увеличить разрешение  на бит.
 
−
 
 
−
=== задание угловой скорости ===
 
−
 
 
−
На данном этапе, управление аппаратом организовано посредством задания угловой скорости вокруг каждой оси с пульта управления.  Данные о положении джойстиков кодируются и передаются на приемник,  находящийся на коптере. Микроконтроллер получает информацию с приемника и  приводит ее к формату удобному для вычисления.
 
−
 
 
−
[[Файл:futaba.JPG‎|400px]]
 
−
 
 
−
=== ПИД-регулятор ===
 
−
 
 
−
В каноническом виде уравнение ПИД-регулятора выглядит так:
 
−
 
 
−
: <math>u(t) = P + I + D = K_p\,{e(t)} + K_i\int\limits_{0}^{t}{e(\tau)}\,{d\tau} + K_d\frac{de}{dt}</math>
 
−
 
 
−
Программная реализация. Входом регулятора служит разность желаемой и текущей угловых скоростей.
 
−
 
 
−
 
 
−
      error = RCToDeg(RC[i+1]) - omega[i];
 
−
      Ipart+= error*Dt;
 
−
      Ipart= constrain(Ipart,-20,20);
 
−
      Dpart = (omega - oldomega)/float(Dt);
 
−
      oldomega =omega;
 
−
      axisPID = Pgain*error + Dgain*Dpart + Igain*Ipart;
 
−
   
 
−
 
 
  
 
=трикоптер v1.1=
 
=трикоптер v1.1=

Версия 13:16, 16 октября 2011

Проект, осуществляемый Клубом технического творчества при поддержке кафедры "Теоретическая Механика".

Участники

Трикоптер v1.0

Оборудование

  • Платформа сборки: Arduino
  • Гироскопы: Melexis MLX90609 типа MEMS, 300 deg/sec
  • Радиолинк: Spektrum DSM2 FHSS-технология. Аппаратура все время меняет частоту передачи, обеспечивая надежную связь в радиусе до 1км.
  • Серво поворотного механизма: Hitec HS-81MG , с металлическим редуктором.
  • Аккумулятор: Li-Po 2.2Ah 25C 11.1V
  • Двигатели: 200Вт 1000kv бесколлекторные


Рама

Самое начало проекта, установлен только один мотор.

Cptr1.JPG

Поворотный механизм.

Cptr3.JPG

Полностью собранный коптер установлен на стенд для настройки ПИД коэффициентов.

Cptr2 1749.JPG

Cptr4.JPG


Структурная схема

3copter scheme.jpg

I actaully found this more entertaining than James Joyce.

трикоптер v1.1

После отладки алгоритма и тестовых полетов, рама коптера пришла в полную негодность, появились трещины и люфты. Для продолжения работы понадобился новый трикоптер. Версия 1.1 почти в два раза больше первой, лучи подросли до 30см, увеличилась и площадка под электронику .Новые шасси должны хорошо аммортизировать жесткие посадки и обеспечивать более стабильный взлет. Электроника осталась прежней.

Рама собрана, начинается разводка проводов.

Wiring.JPG

Почти вся электроника на своих местах

Wiring1.JPG

Коптер - первые минуты на ногах.

Copter.JPG

Облетал v1.1 - видео

DSC05675.JPG

создание адаптивного регулятора

моделирование

Важной задачей для разработки эффективной системы управления является создание модели коптера. На ней можно провести все испытания, не подвергая при этом опасности реальный аппарат. Модель была запрограммирована в среде SIMULINK, управлять ей можно, как и настоящим коптером - при помощи пульта. первые виртуальные полеты

Программа пока работает не очень точно, это связано с тем что не вводились параметры реального аппарата.

регулятор

здесь будет про фази-пид

алгоритм оптимизации

Алгоритм swarm был написан Антоном Пшеновым.

Результаты

  1. Данный проект был представлен на международной конференции школьников Сахаровские Чтения 2011, где удостоился специального диплома "за успешное продвижение в работе над перспективной темой".
  2. 15 Июня 2011г. трикоптер, совершил свой первый полет

Планы

В дальнейшем планируется создать адаптивный (самонастраивающийся) PID-регулятор.

Источник — «http://tm.spbstu.ru/?title=Проект_%22Трикоптер%22&oldid=4832»