Балансирующий робот, и датчики к нему Опции

[Dars]

Делаю балансирующего робота(типа игрушка,для души, вроде этого должно получится http://www.geology.smu.edu/~dpa-www/robo/nbot/), встал вопрос о том как его удерживать на двух колесах. Посмотрел в интеренете, обычно делают с помощью гироскопа(большая погрешность со временем,быстрая скорость) + акселлерометр(маленькая скорость,маленькая погрешность).Типа гироскопом меряют угол отклонения,а потом его акселлерометром калибруют. Посмотрел у AD,adxl202eb(2000 руб) + adxrs300eb(3000 руб).Цены совсем не радуют((( может кто подскажет как еще можно подешевле решить проблему? хатит ли одного акселлерометра для стабилизации положения??

Сообщение отредактировал Dars - Mar 18 2006, 20:23

[Stanislav]

Акселерометры явно "не те", и явно "не там" искали. Посмотрите двух- трехосевые приборы от ST Microelectronics, думаю, они получше во всех смыслах.
Да и с ценой на гироскопы что-то у Вас не так. В Москве их реально за 45-50 уёв купить...
Ваши же замечания по поводу стабилизации объекта с помощью гироскопов и акселерометров вызывают улыбку. Когда начнёте разбираться с этим плотно, поймёте, в чём дело...
Только не подумайте, что задача очень уж сложна. Вовсе нет...

ЗЫ. Прошу прощения, я не заметил, что "eb". На них цена действительно побольше. Только вот нафиг они нужны? Открою секрет: на ADXRS150EB мною найдены ошибки - все кондёры там перепутаны, причём "eb" были из разных серий. Плата теоретически работает, но со значительным несоответствием параметров: в частности, частотная полоса пропускания её меньше 10 Гц против 40 Гц заявленных.

Сообщение отредактировал Stanislav - Mar 19 2006, 00:22

[Dars]

Ваши же замечания по поводу стабилизации объекта с помощью гироскопов и акселерометров вызывают улыбку. Когда начнёте разбираться с этим плотно, поймёте, в чём дело...
Только не подумайте, что задача очень уж сложна. Вовсе нет...

А можно по подробней?что для этого достаточно?и где про это все можно почитать?

Прошу прощения, я не заметил, что "eb". На них цена действительно побольше. Только вот нафиг они нужны?

Там бга корпус,мне его нечем и некуда паять)

[Stanislav]

А можно по подробней?что для этого достаточно?и где про это все можно почитать?

Для измерения отклонения платформы от вертикали теоретически достаточно только трёхосевого акселерометра. Если объект имеет вращательные степени свободы, акселерометры следует располагать как можно ближе к центру вращения, для уменьшения влияния центростремительных ускорений. А вот для полной компенсации этих ускорений гироскопы-то и нужны. Для измерения же углов ADXRS не годятся - слишком велики шумы, при интегрировании набегает ошибка в градусы за каждые несколько секунд времени.
Но это всё "на пальцах", приводить всю теорию рамки форума (да и время) не позволяют. Становитесь "своим", в родных закромах есть немало литературы по интересующему Вас вопросу.

Там бга корпус,мне его нечем и некуда паять)

Посмотрите в разделе форума "Пайка, монтаж, отладка". Там можно найти исчерпывающую инфу по данному вопросу. Если всё-таки приобретёте "eb", могу подсказать, как её довести до ума.

[Serj78]

А вот для полной компенсации этих ускорений гироскопы-то и нужны. Для измерения же углов ADXRS не годятся - слишком велики шумы, при интегрировании набегает ошибка в градусы за каждые несколько секунд времени.
Но это всё "на пальцах", приводить всю теорию рамки форума (да и время) не позволяют. Становитесь "своим", в родных закромах есть немало литературы по интересующему Вас вопросу.

Станислав, ну зачем же столь категорично? на промежутках в 10-20с ADXRS150 очень даже годятся - просто корректировать вовремя надо
В одной плоскости (коей является балансирующий робот) без великих математических ухищрений и полосе 10гц можно получить уход 6-8 градусов в минуту, это вполне приемлемо, если есть акселерометр - по нему идет коррекция... у меня где-то была статья про этого робота...

У нас при старте с катапульты первые 5с вообще никакой коррекции нету - стартовые ускорения 4g- за пределами ацп - даже при боковом ветре визуально никуда свалить не успевает

[alexQ]

Я думаю Вам поможет этот кусок кода для калмановской обработки данных с гироскопа и акселерометра. в принципе это скомпенированная ось... ессно одна.
код переложен для ADUC7020 с армовым ядром.
это я для баловства писал. но вроде трэкинг работает нормально.

p.s. Когда робота сделаете, я бы детям купил за не очень дорого!!!


#include "ioADuC7020.h"
#include "LibUrt702x.h"
#include "LibDac702x.h"
#include <stdlib.h>
#include <math.h>

static const float dt = 4178.0 / 41780000.0;
static float P[2][2] = {
{ 1, 0 },
{ 0, 1 },
};
float angle;
float q_bias;
float rate;
static const float R_angle = 0.3;
static const float Q_angle = 0.001;
static const float Q_gyro = 0.003;
void state_update(
const float q_m
)
{
const float q = q_m - q_bias;

const float Pdot[2 * 2] = {
Q_angle - P[0][1] - P[1][0], /* 0,0 */
- P[1][1], /* 0,1 */
- P[1][1], /* 1,0 */
Q_gyro /* 1,1 */
};
rate = q;
angle += q * dt;
P[0][0] += Pdot[0] * dt;
P[0][1] += Pdot[1] * dt;
P[1][0] += Pdot[2] * dt;
P[1][1] += Pdot[3] * dt;
}
void kalman_update(
const float ax_m,
const float az_m
)
{
const float angle_m = atan2( -az_m, ax_m );
const float angle_err = angle_m - angle;
const float C_0 = 1;
const float PCt_0 = C_0 * P[0][0];
const float PCt_1 = C_0 * P[1][0];
const float E =R_angle+ C_0 * PCt_0;
const float K_0 = PCt_0 / E;
const float K_1 = PCt_1 / E;
const float t_0 = PCt_0;
const float t_1 = C_0 * P[0][1];
P[0][0] -= K_0 * t_0;
P[0][1] -= K_0 * t_1;
P[1][0] -= K_1 * t_0;
P[1][1] -= K_1 * t_1;
angle += K_0 * angle_err;
q_bias += K_1 * angle_err;
}
int send_string_uart(int file, char *ptr, int len)
{
int j;
for (j = 0; j < len; j++) putchar(*ptr++);
return len;
}

void send_decimal_uart(short Bute)
{
unsigned short temp;
if (Bute<0)
{
Bute=abs(Bute);
putchar('-');
temp=Bute%1000;
putchar(temp/100+0x30);
temp=temp%100;
putchar(temp/10+0x30);
putchar(temp%10+0x30);
}
else
{
putchar(Bute/1000+0x30);
temp=Bute%1000;
putchar(temp/100+0x30);
temp=temp%100;
putchar(temp/10+0x30);
putchar(temp%10+0x30);
}
}

void delay(int length)
{
while (length >=0)
length-- ;
}
void ADCpoweron(int time)
{
ADCCON = 0x20;
while (time >=0)
time--;
}
void ADCinit(void)
{
ADCpoweron(2000);
ADCCP = 0x10;
REFCON = 0x01;
ADCCON = 0xE4;
}
unsigned short ADCconversion (int samples)
{
unsigned short result=0;
unsigned int i;
for (i=0; i<samples; i++)
{
while (!ADCSTA){};
result = result+(ADCDAT >> 16);
}
result=result/samples;
return result;
}
int rnd( int max )
{
return (rand() % max) + 1;
}
__irq __arm void irq_handler()
{
if ((IRQSTA & GP_TIMER_BIT) == 0x8)
{
T1CLRI = 0;
GP4DAT ^= 0x00040000;
}
if ((IRQSTA & RTOS_TIMER_BIT) == 0x4)
{
T0CLRI = 0;
state_update(ADCconversion(1));
}
}
void InitFreq(void) {
POWKEY1 = 0x01;
POWCON = 0x00;
POWKEY2 = 0xF4;
}
int main(void)
{
float a = 0;
short b;
int j=0;
InitFreq();
ADCinit();
UrtCfg(0, 4352, 7);
GP0CON = 0x00;
GP4DAT = 0x04000000;
T0LD = 4178;
T0CON = 0xC0;
IRQEN = RTOS_TIMER_BIT;
T1LD = 0x20000;
T1CON = 0xC4;
IRQEN = GP_TIMER_BIT;
while (1)
{
kalman_update(0.034,0.11);
send_decimal_uart(angle); putchar(' ');
send_decimal_uart(q_bias); putchar(' ');
send_decimal_uart(rate); putchar (' ');
b=ADCconversion(1);
a = 0x525 - b;
a /= 1.3;
b = floor(a);
}
}



Кстати комбинация adxl202eb + adxrs300eb самая лучшая из всех
на сегодняшний день по критерию цена/качество.

а можно вообще без гироскопа обойтись и все сделать на акселерометрах.
есть такой вариант ИНС на 6-и акселерометрах. только математика там не высшая
а академическая уже нужна....

посмотрите в гугле Gyro-Free INS. очень интересное решение.

[NickNich]

а можно вообще без гироскопа обойтись и все сделать на акселерометрах.
есть такой вариант ИНС на 6-и акселерометрах. только математика там не высшая
а академическая уже нужна....

посмотрите в гугле Gyro-Free INS. очень интересное решение.

Математика в обоих случаях (с наличием гироскопов или без него) одинаковая. Если Вы считаете иначе, это означает что вы педопоняли принцип работы обычной ИНС. Для облегчения понимания рекомендую скачать книжку. Там есть раздел, посвященный безгироскопическим ИНС.