Стабилизация Активная - часть II

Inverted Pendulum Balancer

Плохо, что нет обратной связи с авторами - можно было бы поспрошать в случае чего. Но коды вроде бы присутствуют.

Термостат, это место - как раз про твое предложение укоротить стержень. Чем выше расположен груз и чем от тяжелее, тем проще его балансировать:
> It would seem strange to have a 38” rod above a 12” car. The rod’s height, by design, however, acts in our favor, as the larger moment of inertia (and higher center of mass) actually slow down the rod’s initial movement.
Может, блин, попробовать метровый стержень взять, да грузок пару кг - может и П прокатит?

Мля... Все мои тайные надежды рухнули:
> Our first option was a MEMS accelerometer from Analog Devices, ADXL202E. However, initial tests proved that the accelerometer’s analog signal would not provide us with the resolution that we required for angle detection. The digital output of the leadless, surface mount ADXL202E was disabled with the PCB that we used to mount it. Therefore, we turned to the MAE department, where we were able to borrow a 1024CPR (cycles per revolution) optical shaft encoder from MAE478’s feedback lab.

> Once our software was ready to be tested, problems with the hardware surfaced almost immediately; the most drastic being noise issues orignating from the motor.
Ха! Разводочка, господа, разводочка!

> To completely isolate the motor circuitry, which only consists of the H-Bridge, from the MCU, three 4N35 opto-isolators are used to detach the three MCU lines (break, PWM, and direction) from their H-Bridge counterparts.
Явный перебор. У меня ток в два раза выше, и тем не менее все сигналы управления идеальной формы.

> Since noise kept resetting the MCU and the only line connecting the STK-500 to the H-bridge was ground, an isolated ground scheme had to be used. Therefore, we went from a single supply design to two supplies, 5V to power the MCU and the encoder, and 12V strictly to power the motor.
Не, ну я нифига не тупее их - общим источником питания пользоваться и не пытался.

Non-conformist> Может, блин, попробовать метровый стержень взять, да грузок пару кг - может и П прокатит?
Не покатит. Для устойчивости у тебя платформа должна опережать конец, а при П- этого не может быть в принципе (даже если датчик даёт Д-), поскольку актуатор интегрирует напругу на выходе схемы, т.е. вносит запаздывание на 90 градусов по фазе.

> optical encoder
Термостат, это ЗНАК СУДЬБЫ! Все получится - даже названия датчиков созвучны!!!

> Для устойчивости у тебя платформа должна опережать конец
Хорошо, а как тогда моя система работает? На ролике видно, что именно так все и происходит - платформа опережает падающий конец. Не опережала бы - как бы стержень по четыре секунды ерзал?

Non-conformist> Хорошо, а как тогда моя система работает?
Видимо, я недостаточно точно выразился. Опережать по фазе должна.

Понятно. А хоть общее время ерзанья увеличится, если стержень удлинить разика в три, и груз увеличить?
По идее вроде должна - лыжную палку на пальце можно удерживать без особого труда сколько угодно, а вот карандаш - от силы пару секунд.

А в моей системе именно инфранизкочастотная такая раскачка идет - с каждым полупериодом возрастающая по амплитуде. За четыре секунды система успевает сделать три-четыре полуколебания, выходит на упор и опрокидывается. Все это происходит на фоне быстрых балансировочных движений телег. Я это уже описывал.

Для апериодического регулирования диф. канал обязателен, а, если ты готов мириться с колебаниями, простейший пропорциональный автомат может и сгодиться - хотя теория утверждает, что амплитуда колебаний должна нарастать, на практике скорость нарастания может быть сравнима со временем работы всей системы.

Non-conformist> Термостат, это место - как раз про твое предложение укоротить стержень. Чем выше расположен груз и чем от тяжелее, тем проще его балансировать:


Ну ты меня удивляешь !

Я ж про твои платформы писал - что при ТВОЕМ КОРОТКОМ ходе легче более короткий стержень сбалансировать так как в его масштабе ход регулировки будет больше !

а уних то машина может ездить как угодно далеко !

Non-conformist> Может, блин, попробовать метровый стержень взять, да грузок пару кг - может и П прокатит?

ну дак в школной физике есть формуля периода маятника - период только от длины зависит но только как корень длины.

а увеличение массы на конце просто приближает маятник к идеальному уменьшая влияние инерционности стержня.

Non-conformist> Мля... Все мои тайные надежды рухнули:

>> Our first option was a MEMS accelerometer from Analog Devices, ADXL202E. However, initial tests proved that the accelerometer’s analog signal would not provide us with the resolution that we required for angle detection.


я думаю они не правы потому что в сети куча роботов балансирующих на этих акселерометрах и копию сегвэя тоде на них делали.

и ГЛАВНОЕ - заметь ! у них одна плоскость балансировки. чего и тебе советую на время отладки. А паять "железо" конечно сразу на 2 плоскости.

Non-conformist> Все это происходит на фоне быстрых балансировочных движений телег.
Быстрые движения - это следствие наличия мёртвой зоны в хар-ке телег из-за трения.

Все уже двухплоскостное. А отключать одну плоскость на время отладки, придерживая в другой плоскости рукой - это разумно, согласен. Сам в этом убедился.

Насчет длины стержня - мне кажется, что с любой длиной хода машинок длинный стержень системе легче балансировать. Моя система балансирует настоящий стержень на длине хода до пяти миллиметров примерно. И балансируется моментально, в течение долей секунд. Это ПОТОМ уже начинается медленная нарастающая раскачка (как я понимаю - некая фаза на некую фазу попадает и плюсуется постепенно), для которой не то что активаторов - корнельской модельки не хватит.

> я думаю они не правы потому что в сети куча роботов балансирующих на этих акселерометрах и копию сегвэя тоде на них делали.
А в чем тогда проблема? Как приспособить акселерометры под это дело? Хрен на накапливание ошибки - ДЕСЯТЬ СЕКУНД П Р И М Е Р Н О вертикального взлета нужно - не больше!

я считаю что все иначе. тыж аккуратно отпускаешь стержень ! вот твоя систем быстренько выбирает неидеальность твоей ручной установки конца стержня, а затем он нчинает реально заваливаться и вот тут система начинает раскачиваться с класическими заскоками перерегулирования одного П и упирается в ограничения хода.

Если б были логи или хотябы видео в одной плоскости то можно было бы объективно разобраться в чем дело.

но как узнать достигли ли актуаторы предела без ОС по их положению ?

Наклеить флажки и границы чтоб на видео видеть ?

Для одной плоскости нужно нормальный шарнир сделать на двух подшипниках или на втулке.

> я считаю что все иначе
Да, я полностью с этим согласен. Но неидеальности ручной установки система выбирает ОЧЕНЬ быстро и красиво.

Видео не нужно, глазами все и так видно - как только раскачка из-за перерегулирования доходит до упора, удар об упор выбивает световое пятно за пределы экрана датчика, активаторы выключаются, и стержень валится.

***
Экспериментировал только что с кинопроектором. Я думал, что расстояние до столь мощного источника можно будет взять хотя бы полметра - не тут-то было. Остановиться пришлось на десяти сантиметрах; проверил изображение на экране датчика - светящийся квадрат с изображением внутри него осветительной арматуры кинопроектора. Размер примерно 5 х 5 мм, при диаметре экрана датчика 9 мм.

При таком расстоянии до источника среднее время баласирования для десяти попыток получилочь четыре с половиной секунды, округляя в меньшую сторону. Раньше четыре секунды получались на одной-двух попытках из десяти.
Не совсем получилась задумка с кинопроектором - хотел добиться пятнышка хотя бы миллметра полтора в диаметре.

Попробую еще снять экран с крестовины вообще, и за счет увеличения интенсивности светового потока, попадающего на сенсоры, попытаюсь увеличить дистанцию до источника (и таким образом уменьшить линейный размер пятна на экране датчика). Но я думаю будет только хуже, поскольку появятся мертвые зоны - ведь сами фоточувствительные пластинки сенсоров занимают далеко не всю площадь квадранта, а пятно будет узким. Но хочу попробовать. Все будет снятно на камеру.

Это идет уже в порядке баловства, пока Термостат решает с прошивкой. Да, еще с длиной стержня и грузом поиграюсь обязательно.

> "Попробую еще снять экран с крестовины вообще, и ... таким образом уменьшить линейный размер пятна на экране датчика)."
Пардон. Ну, вы меня поняли.

Еще нашел - Excel программа для отладки PID и постройки графиков работы в апноуте AN532 "Servo Control of a DC-Brush Motor" Microchip Technology Inc. is a Leading Provider of Microcontroller and Analog Semiconductors, providing low-risk product development, lower total system cost and faster time to market for thousands of diverse customer applications worldwide.

>Я думал, что расстояние до столь мощного источника можно будет взять хотя бы полметра - не тут-то было

Почему нельзя поставить усилитель?

А если погода облачная то хватит ли яркости для датчика? Насколько помню освещенность в несколько тысяч раз меньше.

Во-первых. Рядом мероприятий удалось увеличить время балансирования до 11 секунд. Четыре последние попытки: 9, 10, 10, 11 сек - больше не выдержал, побежал за шампанским.Показания секундомера округлены в меньшую сторону до целых. Есть качественное видео, но проблема в видеозахвате - неисправна камера.

Как такое получилось? Снял экран с крестовины, поигрался с фокусировкой кинопроектора (слегка расфокусировал) и датчика (тоже получился не в фокусе), и точно настроил соосность осей кардана с осями активаторов - по форме траектории, описываемой блестящей деталью верхней тележки (головки болта). И здесь здорово помогает инерционность зрения - при настройке нужно добиться, чтобы яркая деталь описывала бы правильную окружность.

В принципе, уже сейчас можно начинать ковыряться с воздушным шлангом - эскиз см. на три-четыре страницы выше в этом топике. Надо потихоньку начинать продумывать детали. Надеюсь на помощь заинтересованных участников.

Принимаются поздравления.


***
> Почему нельзя поставить усилитель?
Думаю, что если в датчик будет светить солнце, а не лампочка, то в усилении надобности не будет.

> А если погода облачная
Старт будет отложен - делов-то!

> и точно настроил соосность осей кардана с осями активаторов
Думаю, правильнее будет сказать - взаимное положение квадрантов датчика (пластин светоделительной крестовины) и осей перемещения телег.