Flybarless System zweckentfremden - als IMU

[Pakman]

Hallo,

kann mir jemand sagen ob es möglich ist, sowas wie V-Stabi, microbeast und co als Inertial Measurement Unit =IMU zu verwenden?

Hab schon immer mal geplant, ein Flugzeug Wegpunktgesteuert fliegen zu lassen. und dazu brauch ich eine Art Lageregelung....

rein aus Bastlerneugierde

grüße
Pak

[tigerschrauber]

AW: Flybarless System zweckentfremden - als IMU

Hallo Pak,

ich denke die Fluglageregler sind nicht das, was du suchst. Die enthalten immer nur einen Drehratensensor jeweils für eine Drehung um eine Raumachse. Mit diesem Sensor wird nur die Drehgeschwindigkeit (bzw die aktelle Lage bei Geschwindigkeit = 0 °/sec) geregelt.
Für ein Trägheitsnavigatiossystem braucht es aber zusätzlich Beschleunigungssensoren, die die Bewegung entlang einer Raumachse dedektieren können.

Gruß
Be

[Marco74]

AW: Flybarless System zweckentfremden - als IMU

Nur mal rein zum Verständnis.
Was macht man mit einer "IMU" ??

Gruß Marco

[geins]

AW: Flybarless System zweckentfremden - als IMU

hat der ac3x nicht zwei zusätzliche beschleunigungssensoren? Zumindest die Hardware-Rev 2

[Chris16]

AW: Flybarless System zweckentfremden - als IMU

^^ so wie ich das verstanden habe "navigierst" du damit du einer bestimmten Koordinate....mit Hilfe von Lage und Beschleunigungssensoren.

[Marco74]

AW: Flybarless System zweckentfremden - als IMU

Sehr interessant. Das muß ichmir mal im Hinterkopf behalten.
OT aus....
Sorry.

Gruß Marco

[Gast]

AW: Flybarless System zweckentfremden - als IMU

Hallo Pak,

schau mal bei Mikrokopter nach da gibt
es Platinen die für die Steuerung und lagereglung
von Quadrocoptern ausgelegt sind.
Kann man von der einfachen Lagereglung über Kompass bis
hin zum GPSmodul hochrüsten.

Viele rüße

Steffen

[Pakman]

AW: Flybarless System zweckentfremden - als IMU

Hallo Steffen, danke für den link.


@be
stimmt, ist also noch ein bischen mehr.

Aber ich könnte doch die gleichen Elemente verwenden bzgl Drehratensensor.
Beschleunigungssensoren muss ich halt dann mal schauen.

Denn so wie ich das sehe sind die Teile in den Flybarless systemen ziemlich robust...

Die Software / Algorithmik wird dann aber richtig hart.
Gibts dazu irgendwo Quellen bzgl Algorithmen etc.?

[theslayer]

AW: Flybarless System zweckentfremden - als IMU

Wieso nicht einfach die IMU/AHRS einheit vom Ardupilot nutzen, billiger wirds nimmer...

[dl7uae]

AW: Flybarless System zweckentfremden - als IMU

Jein.

Du brauchst 3x Gyro, 3-dim. Beschleunigungssensor (wg. des Gravitationsvektors), etwas, was es im Sinne der gegenseitigen Fehlerwichtung integriert, 3-faches Kalman-Filter oder DC-Matrix oder oder

Dann bleibt die Hochachse (Yaw), die wird driften, weil uns hier die Gravitation nicht helfen kann. Man kann das Driften mit COG (Course Over Ground) aus einem GPS-RX korrigieren, nur muss man sich dazu bewegen, und halbwegs gleichförmig. Ist somit ziemlicher Mist, zumal, wenn man eigentlich nur die Lage bestimmen will und nicht noch die Position. Super Alternative ist, einen neigungskompensierten Kompass dafür zu bauen aus einem 3-dim. Magnetfeldsensor wie HMC5843, die zwei Euler-Winkel Roll, Pitch (Nick) zur Neigungskompensation hat man ja bereits zuverlässig.

Bleibt noch die Höhe über realem Grund, Altitude_MSL und Höhe über Ellipsoid aus einem GPS-RX kann man dafür knicken. Alternative ist ein juckiger Drucksensor, der die barometrische Druckänderung gegenüber Starthöhe feststellt. Die Auflösung eines guten Drucksensors wie SPC1000 geht runter bis 9cm, praktisch/verlässlich genauer als 2m kann man es aber nicht machen, Schalldruck spielt dann auch schon 'ne Rolle. Die "letzte Meile", so ab 6m, könnte man zusätzlich mit einem Ultraschallecholot machen.

Ein paar Temp.sensoren für Temp.kompensation sind auch erforderlich, aber in einigen der relevanten Sensoren eh drin.

Das ist dann die IMU, braucht man noch einen "Piloten", der die Lageregelung usw. macht, und den "profanen" Kram der Servos etc. (der evtl. gar nicht so profan ist).

Ich habe so ein Ding gebaut, die IMU hat 3 Gyros ADXRS610 (single axis), 1x Beschleunigungssensor ADXL345 (three axis), Magnetfeldsensor HMC5843 (three axis), barometrischen Drucksensor SPC1000 (Ultraschall kommt vlt. auch noch), letzterer und die ADXRS haben Temp.sensoren drin, und GPS-RX. Nach dem Rumknispeln mit Kalman-Filtern bin ich auf Matrizen umgestiegen.
Das Interface zum "Piloten" ist ein TwoWire (I2C, 400kHz)
Schönes Spielzeug.., funktioniert astrein, die meisten Nerven hat mich der neigungskompensierte Kompass gekostet (das Kalibrieren), jetzt geht der auch endlich wie ein Länderspiel.

Es gibt aber auch ein Opensource-Projekt "ArduIMU", dazu eine bestückte Platine mit allen Sensoren außer Magnetfeld, Druck und GPS-RX (gibt's als optionale Breakouts), keine ADXRS bzw. ADXL345, billigere Sensoren, für schlappe $100 USD (bei DIYdrones.com). Die Jungs haben seitens der Sensorik im Februar diesen Jahres so zugelegt, dass sie mich eingeholt haben. So geht das eben aus, Einer "gegen" Viele.. Den "ArduPilot" gibt es schon länger, ist für N-Copter, die IMU ersetzt die IR-Sensoren (IR-Horizont) für's Levelling.

Da das für mich nur Beschäftigungstherapie für die Frustmonate ist, ich auch mal mit anderen Sachen fremd gehe, ist mein "Pilot" noch eine Baustelle, der Rahmen steht und funktioniert aber. Also ServoPWM-Output mit verschiedenen Pulsefrequenzen und Neutralimpulslängen und Servo-PWM-Input (gar nicht so trivial, wie's klingt, braucht eine MCU mit genug Timern), RX-Eingang außer via PWM auch via PPM (Summensignal) oder 2 Spektrum-Sats. Letzteres hatte auch etwas Nerven gekostet, weil die Horizon-Heinis eine Geheimniskrämerei um's Protokoll machen.
Die Regelkreise (Heli, FBL oder mit Paddeln) sind auch da, also mit Integratoren und so, wurden auch getestet im Rahmen einer Just4fun-Entgleisung, mit 2x GY401 vergewaltigt, - Vergewaltigung aber ohne Eingriff in die 401, trotzdem ließ ein 401 sein Leben wg. meiner Blödheit.

Der "ArduPilot" frisst, glaube ich, nur PPM Summensignal, nix Spektrum. Jordie Munoz (DIYdrones) will sich vermutlich nicht mit Horizon in die Nesseln setzen (k.A., weshalb die das nicht implementiert haben), außerdem klemmt da stets auch Sparkfun irgendwie dahinter, die hätten bestimmt keinen Bock auf Trouble.

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So..., sorry für die Länge, nu haste (vielleicht) eine kleine Roadmap für Dein Vorhaben. Auf jeden Fall würde ich Vergewaltigungsversuche hinsichtlich irgendwelcher FBL-Systeme ganz gepflegt knicken für diese Zwecke. Die besten Berater werden vermutlich die Jungs aus der Copter-Szene sein, die sind da solchen Kummer gewöhnt. Da gibt's natürlich auch Diese und Jene, Viele stecken auch nur den Stecker rein.

.... Auweia, ich glaube, ich habe Dich jetzt abgeschreckt anstatt zu motivieren..
Sorry, nachts bin ich immer Laberbacke, muss in's Bett..

[dl7uae]

AW: Flybarless System zweckentfremden - als IMU

Ergänzung (vergessen, und um die "Kryptik" zu verringern) - wg. Timeout hier:

Der Raum rein nur für die Lagebestimmung hat bereits 6DOF (6 Freiheitsgrade), kommt mindestens noch Höhe hinzu, evtl. plus Position, 2-dimensional.

Im Gegensatz zu einem FBL braucht es verlässliche äußere Referenzen. Für Roll und Pitch (Nick) ist es die Gravitation (also Erd-Beschleunigung), für Yaw (Hochachse) haben wir nur das Erdmagnetfeld (Kompass) im Angebot, in einer Fläche evtl. auch nur COG aus einem GPS-RX. Die Höhe über realem Grund sollte eine zusätzliche Must-Be-Referenz sein, unter der Grasnarbe fliegt's sich ja so schlecht. Muss aber nicht unbedingt sein, irgendwas will ja unsereiner auch noch machen. Für FPV und so was ist's aber unabdinglich.

(ßbrigens müssen wir die differentielle Beschleunigung, Zentrifugalbeschleunigung und lineare rausrechnen, um die statische (Gravitation) sauber zu halten. Erstere kann uns aber auch "ein vitales Interesse" abringen, ist nur nicht so easy, da ran zu kommen, weil die blöde Erdbeschleunigung wertemäßig immer dominiert.)

Die Blechbüchsen auf den geostationären Umlaufbahnen können natürlich auch eine Referenz sein, aber nur zuverlässig für die Koordinaten 2-dimensional, was man auch nicht unbedingt braucht, für FPV wiederum schon, sonst findet man evtl. nicht mehr nach Hause.

Warum verwendet eine IMU nun auch immer Gyros für 3 der 6DOF? Im Prinzip ginge es auch nur mit den ßnderungen der statischen Beschleunigung durch die Gravitation in den 3 B-Sensoren, nur wäre das viel zu fickerig. Außerdem ist die Gravitation bekanntlich vom Abstand zum Erdmittelpunkt abhängig, vlt. soll die IMU ja auch am ßquator funktionieren. So schenkt man den 3 Gyros (in Kurzzeit) mehr Vertrauen als den B-Sensoren, fummelt in Kovarianz die Werte der B-Sensoren als fehlerkorrigierende Referenz dazu, mit Kalman-Filtern oder Matrizen wie der "DCM" in "ArduIMU".

Die 6 Freiheitsgrade: x, y, z und die Drehung um die jeweilige Achse.

Was auf keinen Fall geht, eine Blackbox, die zwar einen Teil der erforderlichen Sensorik hat, dahinter aber Regelkreise für ein System, was die IMU nicht interessiert, effizient zu vergewaltigen. Das wäre ungefähr so, wie einen Zahn rektal zu ziehen.