Сигнал для лодки своими руками

Сигнал для лодки своими руками

Сигнал для лодки своими руками

#1 StrangerM

Отправлено

А я вот сам решил сделать авторулевой. Сейчас в продаже есть дешевые мелкосхемы гироскопов и акселерометров с аналоговым и цифровым выходом 1D(или 3D выходами). В шуртрос у меня уж 20 лет врезана цепь и моментный болгарский ДПТ (было сделано ДУ, да признано баловством).
Для простоты отладки решил я сделать два варианта. Первый аналоговый с ШИМ управлением ДПТ и аналоговым сигналом задания от нетбука. С обработкой сигнала от GPS II+ или ОЗИ в нетбуке. Посмотрим. Привод будет построен на основе принципов подчиненного регулирования с контурами тока и положения штуртроса (на основе оптодатчика расстояния gp2y0a02yk). Это я уже рссчитал.
Сигнал задания для ЭП будет вырабатывать БУ с подчиненным регулированием с контурами угловой скорости(1D) от гироскопа(или акселерометра+гироскопа, если получится) и контур отклонения от заданного курса от GPS.
По результатам испытаний будет сделан (не сделан :-)) цифровой блок управления на основе платы EZ-DSP TMS320F2812 c 3D гироскопом, акселерометром и маг. компасом (этот будет находиться на мачте). По большей части мелкосхемы фирмы ST.

  • 1
  • Ответить
  • Цитата

#2 AlexKit

Отправлено

тоже интересуюсь автоматизацией, готов помочь, если надо, ни или заказать-) если дело пойдет,
я правда планировал на квадрант приделать гидропривод, ну или линейный с шаговиком(86), как на станках используют, но кое какие коипонинты совпадают, так что можем объединить усилия.

  • 0
  • Ответить
  • Цитата

#3 Aleksk

Отправлено

(на основе оптодатчика расстояния gp2y0a02yk)

Зачем эта химия? Ставьте абсолютный энкодер. Например, OCD-SL00B-1412-C100-PRL :D

Акселерометры, конечно интересная штука, но может быть лучше Honeywell HMC5843 - цифровой компас ?

Сообщение отредактировал Aleksk: 28 Декабрь 2011 - 10:31

  • 0
  • Ответить
  • Цитата

#4 StrangerM

Отправлено

Зачем эта химия? Ставьте абсолютный энкодер. Например, OCD-SL00B-1412-C100-PRL :D

Эээ, есть у меня энкодеры разные. Только их приделывать надо. А этот легко и просто в рубке разместить, близко к БУ. Привод с ДТ будет в МО близко к ДПТ.
2AlexKit - как дело пойдет. Я уже получил датчики, детали для привода есть, все соберу. И поверчу БУ в руках, посмотрю сигналы от гироскопов и датчиков ускорения. Аналоговые сигналы хороши наглядностью. Да на ОЗИ посимулирую, посмотрю УВВ с нотика, может МДМ через звуковую карту или USB->LPT ЦАП или...
  • 0
  • Ответить
  • Цитата

#5 StrangerM

Отправлено

Зачем эта химия? Ставьте абсолютный энкодер. Например, OCD-SL00B-1412-C100-PRL :D

Акселерометры, конечно интересная штука, но может быть лучше Honeywell HMC5843 - цифровой компас ?

Компас куплен LSM303DLH. Буду подключать на втором этапе. Пока гироскопы и (возможно) акселерометры будут образовывать быстродействующие контуры для компенсации запаздывания медленного контура GPS.
А набор (кроме датчика положения) такой:
IR2113PBF IR 99.69 2
LIS344ALH ST 141.59 1
LSM303DLHTR ST 289.46 1
LY550ALH ST 248.85 1
LYPR540AH ST 408.16 1
  • 0
  • Ответить
  • Цитата

#6 Aleksk

Отправлено

Компас куплен LSM303DLH. Буду подключать на втором этапе.

Все в одном, неплохо! :)
  • 0
  • Ответить
  • Цитата

#7 apred

Отправлено

А я вот сам решил сделать авторулевой. Сейчас в продаже есть дешевые мелкосхемы гироскопов и акселерометров с аналоговым и цифровым выходом 1D(или 3D выходами). В шуртрос у меня уж 20 лет врезана цепь и моментный болгарский ДПТ (было сделано ДУ, да признано баловством).
Для простоты отладки решил я сделать два варианта. Первый аналоговый с ШИМ управлением ДПТ и аналоговым сигналом задания от нетбука. С обработкой сигнала от GPS II+ или ОЗИ в нетбуке. Посмотрим. Привод будет построен на основе принципов подчиненного регулирования с контурами тока и положения штуртроса (на основе оптодатчика расстояния gp2y0a02yk). Это я уже рссчитал.
Сигнал задания для ЭП будет вырабатывать БУ с подчиненным регулированием с контурами угловой скорости(1D) от гироскопа(или акселерометра+гироскопа, если получится) и контур отклонения от заданного курса от GPS.
По результатам испытаний будет сделан (не сделан :-)) цифровой блок управления на основе платы EZ-DSP TMS320F2812 c 3D гироскопом, акселерометром и маг. компасом (этот будет находиться на мачте). По большей части мелкосхемы фирмы ST.

А так ли нужен датчик положения? Вы ведь должны регулировать не положение руля, а курс лодки. Когда Вы стоите за штурвалом, Вам положение руля не нужно.
  • 0
  • Ответить
  • Цитата

#8 StrangerM

Отправлено

А так ли нужен датчик положения? Вы ведь должны регулировать не положение руля, а курс лодки. Когда Вы стоите за штурвалом, Вам положение руля не нужно.

Подчиненное регулирование. Чем больше контуров замкнутых ОС, тем лучше.
КурсY, угловая скоростьY, угловое ускорение Y/Nкатера. Угловое ускорение обеспечено углом поворота пера руля. Угол поворота пера руля (положение штуртросаY), угловая скорость ПР Y, угловое ускорение ПР N, (все приведены к ротору ДПТ) угловое ускорение обеспечено током Y ротора. Желательно по всем величинам имет ОС.
Модель имеет ряд линеаризаций и допущений, часть из которых связана с 3D движением катера и 1D управлением. Потом еще системы координат и еще куча разного, но на вторм этапе. Пока, в этом году простейший результат.
Y & N есть или нет ОС соответственно.
  • 0
  • Ответить
  • Цитата

#9 Aleksk

Отправлено

А так ли нужен датчик положения?

Я вам больше скажу даже авторулевой не нужен. :happybirth: Авторулевой не надо делать своими руками, т.к. серийное изделие выйдет в конечном итоге дешевле.
Но! Что бы не оказаться в один прекрасный момент "на пальме", делать нечто подобное все таки жизненно необходимо. :coffee:

Сообщение отредактировал Aleksk: 28 Декабрь 2011 - 12:45

  • 0
  • Ответить
  • Цитата

#10 tolyd

Отправлено

Я вам больше скажу даже авторулевой не нужен. :happybirth: Авторулевой не надо делать своими руками, т.к. серийное изделие выйдет в конечном итоге дешевле.
Но! Что бы не оказаться в один прекрасный момент "на пальме", делать нечто подобное все таки жизненно необходимо. :coffee:

100%
Но удовольствие от выполненой работы, особенно, если все заработает как нужно...
  • 0
  • Ответить
  • Цитата

#11 StrangerM

Отправлено

Я вам больше скажу даже авторулевой не нужен. :happybirth: Авторулевой не надо делать своими руками, т.к. серийное изделие выйдет в конечном итоге дешевле.
Но! Что бы не оказаться в один прекрасный момент "на пальме", делать нечто подобное все таки жизненно необходимо. :coffee:

По большому счету - да. Но, ведь и покупной у меня на стальном катере работать будет плохо. У меня датчик компаса авиационного индукционного дистанционного вынесен на мачту, только там он показывает более или менее.
  • 0
  • Ответить
  • Цитата

#12 Aleksk

Отправлено

100%
Но удовольствие от выполненой работы, особенно, если все заработает как нужно...

Если удовольствие не получаешь уже в процессе работы, то и затевать не стоит. :)
  • 0
  • Ответить
  • Цитата

#13 eliz

Отправлено

Была тут как то темка насчет строительства автопилота. Правда, там коллега понятия не имел что такое ТАУ. Здесь похоже вырисовывается другой уровень подхода (если уж появляется учет ускорений)..... :rolleyes:
  • 0
  • Ответить
  • Цитата

#14 apred

Отправлено

Подчиненное регулирование. Чем больше контуров замкнутых ОС, тем лучше.
КурсY, угловая скоростьY, угловое ускорение Y/Nкатера. Угловое ускорение обеспечено углом поворота пера руля. Угол поворота пера руля (положение штуртросаY), угловая скорость ПР Y, угловое ускорение ПР N, (все приведены к ротору ДПТ) угловое ускорение обеспечено током Y ротора. Желательно по всем величинам имет ОС.
Модель имеет ряд линеаризаций и допущений, часть из которых связана с 3D движением катера и 1D управлением. Потом еще системы координат и еще куча разного, но на вторм этапе. Пока, в этом году простейший результат.
Y & N есть или нет ОС соответственно.

Мне кажется (так вроде бы учили, правда очень давно) что чем больше степеней свободы (контуров управления), тем система более неустойчива. Кроме того, как только Вы начинаете отслеживать положение руля, Вам нужно отслеживать еще и скорость, т.к. реакция на равное отклонение руля очень сильно зависит от скорости.

.... ведь и покупной у меня на стальном катере работать будет плохо. У меня датчик компаса авиационного индукционного дистанционного вынесен на мачту, только там он показывает более или менее.

Кстати, рекомендую почитать описание Раймариновского S1000 (не путать с ST1000) это совершенно разные автопилоты.
S1000 разработан специально для стальных катеров с гидравлическим управлением. Там компаса (как впрочем и датчика положения руля) нет вообще. Используется гирокомпас (акселерометры) и GPS. Недостаток, автопилот не может стартовать с нулевой скорости. Для получения курса ему нужен вектор скорости (берется с GPS) а потом уже подключаются акселерометры.
Я не пытаюсь Вас отговаривать делать автопилот, это весьма интересное занятие. Сам бы занялся, чем то таким, но не получается-занимался профессионально разработкой и постоянно возникают вопросы, на которые не могу найти ответа.

Сообщение отредактировал apred: 03 Январь 2012 - 01:31

  • 0
  • Ответить
  • Цитата

#15 StrangerM

Отправлено

Мне кажется (так вроде бы учили, правда очень давно) что чем больше степеней свободы (контуров управления), тем система более неустойчива. Кроме того, как только Вы начинаете отслеживать положение руля, Вам нужно отслеживать еще и скорость, т.к. реакция на равное отклонение руля очень сильно зависит от скорости.

Кстати, рекомендую почитать описание Раймариновского S1000 (не путать с ST1000) это совершенно разные автопилоты.
S1000 разработан специально для стальных катеров с гидравлическим управлением. Там компаса (как впрочем и датчика положения руля) нет вообще. Используется гирокомпас (акселерометры) и GPS. Недостаток, автопилот не может стартовать с нулевой скорости. Для получения курса ему нужен вектор скорости (берется с GPS) а потом уже подключаются акселерометры.
Я не пытаюсь Вас отговаривать делать автопилот, это весьма интересное занятие. Сам бы занялся, чем то таким, но не получается-занимался профессионально разработкой и постоянно возникают вопросы, на которые не могу найти ответа.

Про скорость - это понятно, только, в случае простого аналогового, можно вводить поправку градуированным потенциометром, для МП варианта достаточно NMEA от GPS (или даже лучше обороты от тахометра). Да это и не проблема, т.к. крейсерская скорость всегда одинаковая +- малозаметно. Как и стартовые проблемы, это не коммерческий вариант. :-)
Подчиненное регулирование позволяет строить систему с достаточным запасом устойчивости при умеренной потери быстродействия из-за многоконтурности.
Гидравлика хорошо, но у меня уже есть проверенное исполнительное устройство, которое легко выключается в случае необходимости.
Сложности есть, но они для второго этапа, на котором я хочу проверить обучаемую САУ (нечеткую логику), когда при большом количестве 3D измерений (ускорение, угловая скорость, скорость, отклонение от курса...) ,будет создаваться таблица соответствия реакции "образцового" рулевого.
  • 0
  • Ответить
  • Цитата

#16 apred

Отправлено

Про скорость - это понятно, только, в случае простого аналогового, можно вводить поправку градуированным потенциометром, для МП варианта достаточно NMEA от GPS (или даже лучше обороты от тахометра). Да это и не проблема, т.к. крейсерская скорость всегда одинаковая +- малозаметно. Как и стартовые проблемы, это не коммерческий вариант. :-)
Подчиненное регулирование позволяет строить систему с достаточным запасом устойчивости при умеренной потери быстродействия из-за многоконтурности.
Гидравлика хорошо, но у меня уже есть проверенное исполнительное устройство, которое легко выключается в случае необходимости.
Сложности есть, но они для второго этапа, на котором я хочу проверить обучаемую САУ (нечеткую логику), когда при большом количестве 3D измерений (ускорение, угловая скорость, скорость, отклонение от курса...) ,будет создаваться таблица соответствия реакции "образцового" рулевого.

Я понимаю, что автопилотом Вы занялись не из за недостатка средств, а из любви к искусству, успехов Вам в этом деле. Готов выступить "адвокатом дьявола" с целью предотвратить возможные ошибки и самому подучиться.
Насчет скорости. Лодка прекрасно управлялась автопилотом на в диапазоне скоростей 7-40 км/час. Но на скорости 70 с ней начали происходить чудеса, то она шла по курсу не реагируя на команды, то резко с него сваливала. Объяснить причину не могу. Какие соображения?
  • 0
  • Ответить
  • Цитата

#17 StrangerM

Отправлено

Я понимаю, что автопилотом Вы занялись не из за недостатка средств, а из любви к искусству, успехов Вам в этом деле. Готов выступить "адвокатом дьявола" с целью предотвратить возможные ошибки и самому подучиться.
Насчет скорости. Лодка прекрасно управлялась автопилотом на в диапазоне скоростей 7-40 км/час. Но на скорости 70 с ней начали происходить чудеса, то она шла по курсу не реагируя на команды, то резко с него сваливала. Объяснить причину не могу. Какие соображения?

Сложно сказать, ведь не имею информации о типах датчиков, исполнительных устройств и устройстве программного обеспечения. У меня диапазон 11-15 км/час.
PS Может на высоких скоростях рулевое ведет себя нелинейным образом? Но, это так, с потолка.
  • 0
  • Ответить
  • Цитата

#18 БАР

Отправлено

Может на высоких скоростях рулеваое ведет себя нелинейным образом?

Может, действительно, там проблемы с обтеканием руля: срывы, кавитация? Отсюда и нелинейность. Скорость достаточно большая.
Со слов не понять.
  • 0
  • Ответить
  • Цитата

#19 StrangerM

Отправлено

Еще эффективность зависит от квадрата скорости, может в МП системе с масштабированием и разрядностью бяка.

  • 0
  • Ответить
  • Цитата

#20 apred

Отправлено

Сложно сказать, ведь не имею информации о типах датчиков, исполнительных устройств и устройстве программного обеспечения. У меня диапазон 11-15 км/час.
PS Может на высоких скоростях рулевое ведет себя нелинейным образом? Но, это так, с потолка.

автопилот раймариновский x10 с помпой 1 типа. Двигатель подвесной SUZUCI-300. GPS не подключен. Компас хорошо линеаризован. Обучение(Sea training) проведено на скорости 10 км/час. Провести на больших скоростях не удалось, акватория маловата по ширине. Обычно это хватает на больших моторных яхтах -обучение на 10-15 км.час максимально 50 км/час.
  • 0
  • Ответить
  • Цитата

#21 StrangerM

Отправлено

автопилот раймариновский x10 с помпой 1 типа. Двигатель подвесной SUZUCI-300. GPS не подключен. Компас хорошо линеаризован. Обучение(Sea training) проведено на скорости 10 км/час. Провести на больших скоростях не удалось, акватория маловата по ширине. Обычно это хватает на больших моторных яхтах -обучение на 10-15 км.час максимально 50 км/час.

Ну да. Если там исходя из этой скорости производится автомасштабирование, то могет такое быть. А если попробовать на меньшей скорости обучить (раз на большей не получится) и посмотреть сдвиг границы неустойчивости?
  • 0
  • Ответить
  • Цитата

#22 eliz

Отправлено

По поводу работы на больших скоростях, ИМХО, проблема профиля руля (ну как в авиации дозвуковое и сверхзвуковое обтекание) и возможно люфтов в рулевом, т.к. вычисленные процессором отклонения руля попадают в зону люфта, то имеем следующее развитие событий:
посчитали, дали чуток на исполнительный механизм, НЕТ реакции корабля, добавили еще маленько,руль сместился на чуток+маленько, а это уже много и побежали на перерегулирование (если демпфирование мало). Но все таки главная причина скорее всего профиль руля и изменение его эффективности.
P.S. Если нет датчика положения руля и стоит гидравлическая система Типа 1 (Рэймарин), то такое я наблюдал и на 10 км\ч на своем автопилоте. Выяснил из-за чего: при малых перемещениях система не линейна, т.е помпа не могла выдать давление необходимое для смещения руля при малых отклонениях (своеобразный люфт созданный электроникой+гидравликой), а потом получал давление на отклонение больше чем надо. С аксеометром этой проблемы практически не стало.

Сообщение отредактировал eliz: 04 Январь 2012 - 09:36

  • 0
  • Ответить
  • Цитата

#23 apred

Отправлено

По поводу работы на больших скоростях, ИМХО, проблема профиля руля (ну как в авиации дозвуковое и сверхзвуковое обтекание) и возможно люфтов в рулевом, т.к. вычисленные процессором отклонения руля попадают в зону люфта, то имеем следующее развитие событий:
посчитали, дали чуток на исполнительный механизм, НЕТ реакции корабля, добавили еще маленько,руль сместился на чуток+маленько, а это уже много и побежали на перерегулирование (если демпфирование мало). Но все таки главная причина скорее всего профиль руля и изменение его эффективности.

Руля на лодке нет. Подвесной SUZUKI 300лс. Рассчитан на такие скорости.

P.S. Если нет датчика положения руля и стоит гидравлическая система Типа 1 (Рэймарин), то такое я наблюдал и на 10 км\ч на своем автопилоте. Выяснил из-за чего: при малых перемещениях система не линейна, т.е помпа не могла выдать давление необходимое для смещения руля при малых отклонениях (своеобразный люфт созданный электроникой+гидравликой), а потом получал давление на отклонение больше чем надо. С аксеометром этой проблемы практически не стало.

У Вас скорее всего воздух в системе. Я с таким сталкивался не раз. На лодках, в которых система находится под давлением такого не происходит.
Борюсь с этим (воздухом) на этапе инсталляции: Заправку маслом начинаю с конца. Допустим у Вас от тройника до гидроцилиндра 3м. Шланг обычно стоит внутренним диаметром 3/8". Вставляю в него трехметровый полиэтиленовый шланг внешним диаметром 6мм и шприцом закачиваю масло. Это намного проще, чем стравливать потом воздух из цилиндра, а главное делается в одиночку.
StrangerM пишет:

Ну да. Если там исходя из этой скорости производится автомасштабирование, то могет такое быть. А если попробовать на меньшей скорости обучить (раз на большей не получится) и посмотреть сдвиг границы неустойчивости?

Я так и делал. Обучал в водоизмещающем режиме на 10 км\час. На переходном и глисировании на небольших скоростях нормально, как только даешь полный газ, лодка под автопилотом ведет себя не нормально. В ручном режиме проблем нет. Исследовать не могу, т.к. лодка не моя. А хозяину эти исследования не нужны, ему нужен рабочий автопилот.
  • 0
  • Ответить
  • Цитата

#24 Aleksk

Отправлено

Передаточная комплексная функция системы регулирования, для сохранения максимальной устойчивости, должна постоянно изменять свои коэффициенты по мере изменения скорости лодки. На практике, для упрощения задачи, проще ввести несколько диапазонов скоростей с фиксированными коэффициентами, оптимизированными по Найквисту-Михайлову.
Как математически описать поведение "корыта" в жидкой среде на разных скоростях....воттт, это проблемка. :innocent:
  • 0
  • Ответить
  • Цитата

#25 БАР

Отправлено

Как математически описать поведение "корыта" в жидкой среде на разных скоростях

Уравнениями динамики. Дифференциальные, с нелинейными коэффициентами. :P В общем виде и сами нелинейные. :wub:
  • 0
  • Ответить
  • Цитата


X

Сигнал для лодки своими руками

Сигнал для лодки своими руками

Сигнал для лодки своими руками

Сигнал для лодки своими руками

Сигнал для лодки своими руками

Сигнал для лодки своими руками

Сигнал для лодки своими руками

Сигнал для лодки своими руками

Сигнал для лодки своими руками

Сигнал для лодки своими руками

Сигнал для лодки своими руками