Yawcontrol Prof. Sergio Montenegro Lehrstuhl Informatik 8 Yawcontrol Nils Gageik.

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1 Yawcontrol Prof. Sergio Montenegro Lehrstuhl Informatik 8 Yawcontrol Nils Gageik

2 Inhalt: (1) Wieso Yawcontrol? (2) Sicherheitseinweisung (3) Theorie zur Regelung (4) Aufgabe 1: Yawcontrol (5) Aufgabe 2: Quadcopter 2D (6) Hinweis zu Aufgabe 2 Prof. Sergio Montenegro Lehrstuhl Informatik 8 Yawcontrol Inhalt Nils Gageik

3 Wieso Yawcontrol? Prof. Sergio Montenegro Lehrstuhl Informatik 8 Nils Gageik Das Drehmoment eines jeden Motors bewirkt, dass der Quadcopter um die eigene Achse (z-Achse) giert. Deshalb drehen stets zwei Motoren links und zwei rechts ´rum. Damit dies mit der Attituderegelung nicht kollidiert, drehen stets die gegenüberliegenden Motoren in die selbe Richtung. Mit Hilfe eines Yawcontrollers lassen sich dann Giermanöver ausführen bzw. Störungen ausregeln. Verglichen mit dem Attitudecontrol ist diese Regelung deutlich einfacher, weil das System gutwilliger ist. Yawcontrol Wieso?

4 Sicherheitsbelehrung: Prof. Sergio Montenegro Lehrstuhl Informatik 8 Nils Gageik -Vor dem Start der Motoren prüfen, dass alle Schrauben festsitzen. (Motoren, Ausleger, Y-Teil). -NUR mit Genehmigung des Betreuers die Motoren anschließen und starten. -Abstand halten. Nachbarn warnen. Vorsicht walten lassen. Ausknopf parat! Yawcontrol Sicherheit

5 Prof. Sergio Montenegro Lehrstuhl Informatik 8 Nils Gageik Mit einem PD-Regler und einem Gyrosensor lässt sich das System regeln. Als Regelgröße dient der Drehwinkel. Yawcontrol Theorie zur Regelung P D - Sollwert Istwert / Messwert + Drehrate Winkel System Stellwert Es werden alle vier Motoren verwendet, wobei die gegenüberliegenden (gleichdrehenden) Motoren den selben Stellwert erhalten.

6 Prof. Sergio Montenegro Lehrstuhl Informatik 8 Nils Gageik Ziel dieser Übung ist die Regelung eines Quadcopters. Alle dazu benötigten Regler werden entwickelt. Zu Regeln sind die Freiheitsgrade RPY, damit ein Quadcopter in der Luft bleibt. Dies wird durch 2 Regler realisiert: -Attitude-Controller -Yaw-Controller Am Ende werden die beiden Regler einfach superpositioniert. Für den zweidimensionalen Fall (1 Yawcontroller, 1 Attitudecontroller) ergibt sich somit: M1 = (unsigned char)(START_GAS + roll + yaw); M2 = (unsigned char)(START_GAS - yaw ); M3 = (unsigned char)(START_GAS - roll + yaw); M4 = (unsigned char)(START_GAS - yaw); Yawcontrol Superposition

7 Aufgabe 1: Yawcontroller Prof. Sergio Montenegro Lehrstuhl Informatik 8 Nils Gageik Implementiere einen PD-Regler als Yawcontroller, der das Gieren des Quadcopters regelt. Stelle die Reglerparameter empirisch durch Ausprobieren ein. Der Regler muss in der Lage sein Stöße zu kompensieren. Hinweis: Durch Verwendung einer zusätzlichen Schraube kann der Quadcopter in der Waagerechten fixiert werden, so dass eine Attituderegelung nicht erforderlich ist. Verwende diese Schraube und entferne sie für Aufgabe 2. Yawcontrol Aufgabe 1 und 2 Aufgabe 2: Quadcopter 2D Fusioniere die beiden Regler. Das Gesamtverhalten darf sich dabei nicht Wesentlich verschlechtern. Insbesondere starke Yaw-Stöße sollen kompensierbar sein, ohne dass das System umkippt.

8 Hinweis zu Aufgabe 2: Prof. Sergio Montenegro Lehrstuhl Informatik 8 Nils Gageik Folgende Parameter/Vorgaben können helfen: Sample-Time:10ms Bias-Samples1000 bis 2000 P 5 D 2 I (optional)0.005(vs. stationäre Regelabweichung) Vorgehen bei der Reglerparameterisierung: Fange mit D = 0 an und erhöhe P solange, bis das System „regelt“. Wenn es instabil wird, ist P bereits zu hoch. Wenn das System den Sollwert nie erreicht, ist P zu niedrig. Als Nächstes erhöhe D um ein Überschwingen abzudämpfen. Idee: Der P-Anteil gibt an, wie schnell/heftig auf einen Fehler reagiert wird. Mit dem D-Anteil kann dann das System gebremst werden (Gegenregelung), wenn z.B. ein Fehler auftritt aber das System bereits in Bewegung ist. Yawcontrol Hinweis zu Aufgabe 2