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  1. #21
    Ausgeschiedener Nutzer Gast

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    Nochwas zum Kalman Filter ... das Kompaßmodul ist intern für Rollwinkel (und Pitch) bis 60° kompensiert, nach meinen Versuchen hat es keine Drift (ich hoffe das bleibt so ... ) gerade diese Drift wird versucht mit einem Kalman Filter in den Griff zu bekommen.
    Die Idee, dass mit einem Kalman Filter praktisch eine "Vorhersage" der Schiffsbewegung möglich sei, ist ziemlich unsinnig, denn wenn ich, wie bei manchen gemacht, das GPS Signal als Vergleichssignal einsetze, klappt die ganze Sache nicht wirklich, denn die GPS Signale kommen relativ langsam, besonders wenn man die üblichen 4800 Baud nimmt. Ein Komplementärfilter führt zu einer Glättung der Signale, peaks werden damit "egalisiert".
    Ich gehe einen etwas anderen Weg, die Beschleunigungen nebst Ruderwinkel und Krängung werden gemessen und als Daten hinterlegt, sodass Rechner aus einer Datenbank auslesen kann, bei der Beschleunigung und jener Krängung, Welle von ...( als angenäherte Funktion über die Windrichtung) war Ruderwinkel der und der bzw. übernimmt aus der Datenbank eben Werte wie schnell und wie stark das Ruder gelegt werden muß.
    Das Systeme für Gyrocopter o.ä. tatsächlich wissen müssen, wie die Lage gerade im Raum ist, ist logisch, denn die müssen die Lage ausgleichen können. Ist aber bei einem Boot nicht der Fall. Ausgleichen ist nicht, der einzige Punkt ist, den Dampfer auf Kurs halten zu können bei bekannten Beschleunigungen und Randbedingungen. Da jedes Boot anders bei Krängung etc reagiert, kommt man eben nicht drumrum entsprechende "Erfahrungswerte" sprich Daten dem System zu Verfügung zu stellen. Da hilft ein Kalmanfilter leider gar nix.

  2. #22
    Ausgeschiedener Nutzer Gast

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    Zitat Zitat von wafi3 Beitrag anzeigen
    Nochwas zum Kalman Filter ... das Kompaßmodul ist intern für Rollwinkel (und Pitch) bis 60° kompensiert, nach meinen Versuchen hat es keine Drift (ich hoffe das bleibt so ... ) gerade diese Drift wird versucht mit einem Kalman Filter in den Griff zu bekommen.
    Die Idee, dass mit einem Kalman Filter praktisch eine "Vorhersage" der Schiffsbewegung möglich sei, ist ziemlich unsinnig, denn wenn ich, wie bei
    Hallo,

    es kommt darauf an was das Filter über welchen Zeitraum auswerten soll. Nicht immer ist es ein Drift, bin ich der Meinung.


    Peter

  3. #23
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    Hallo Ihr, anhand der laufenden Diskussion meine ich, das Prozessorproblem einschließlich Software ist schon so gut wie gelöst, aber man hat bisher das Interface zur Rudermaschine noch so gut wie überhaupt nicht angeschnitten. Ich habe da mal recherchiert und nur zwei mögliche Kandidaten gefunden (natürlich gibt es da noch mehr, aber der Preis wäre jenseits der 1000€):
    http://www.ebay.de/itm/MD03-H-Bridge...3D251237607940
    und
    http://www.ebay.de/itm/2x-30A-15V-H-...3D251237607940
    Man erkennt sofort, der Knackpunkt ist die Strombelastbarkeit. Auf dem Typenschild meiner Rudermaschine steht kein Wort vom maximal möglichen Anlaufstrom, obgleich das der Dreh- und Angelpunkt ist. Ich kann das nur schätzen, und glaube, es ist sicher mehr als 50A, könnte bis 100A gehen.
    Damit ist klar, daß die vielen Servotreiber, die mit L298 angeboten werden, allesamt ausscheiden. Es muß also ein Verstärker mit diskreten dicken Powermosfets sein, der bei 100A Spitzenstrom den Löffel noch nicht abgibt.
    Wenn jemand einen Treiber, vielleicht einen Chinatreiber kennt, der sowas kann, bitte ich um Nachricht. Ansonsten muß ich leider sagen, ist die Diskussion über Prozessortypen, Programmiersprachen und Kalmanfilter obsolet, weil man die Schlauheit nicht aus dem Computer heraus in das Steuerruder hinenbringt!
    viele Grüße
    nw
    Πάντα ῥεῖ (*)
    * Man kann nicht zweimal auf dem selben Fluß fahren.

  4. #24
    Ausgeschiedener Nutzer Gast

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    sucher

    vielleicht erzählst du erstmal was für eine Rudermaschine du hast. 50A Anlaufstrom halte ich für ambitioniert, wobei da dann ein softstart durchaus sinnvoll wäre um den zu reduzieren, 100A glaub ich schlicht nicht, damit wäre keine Selbsteueranlage über längeren Zeitraum zu betreiben, die Batterien wären extrem schnell leer gelutscht.
    Und klar brauchst du eine entsprechende H-Brücke mit entsprechenden Mosfets oder sowas z.B VNH 3 SP 30, der macht so seine 30 A kannst du per TTL ansteuern und PWM Betrieb machen, kostet irgendwas um die 5 Euros und bekommst du z.B. bei Reichelt. Oder halt selbst bauen, wie auf der von mir verlinkten Seite gezeigt, wenn du stärkere Mosfets brauchst, kein Problem, kosten nicht die Welt.
    Zu den Chinadingern ... was mir nicht gefällt sind die relativ kleinen Leiterbahnen bei hohen Strömen. Könnte mir vorstellen, dass die sich schneller verabschieden, als einem lieb ist. Deshalb neige ich eher zum selbst bauen mit entsprechend großzügigen Leiterbahnen und Kühlkörpern und ganz ernsthaft, wer Probleme hat die paar Bauteile auf einer Platine ... am besten auch noch richtig rum .... einzulöten, sollte tunlichst die Finger von solchen Selbstbauprojekten lassen, sonst ist der Frust hinterher groß wenn was nicht klappt.

  5. #25
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    Hallo wafi3, im Moment habe ich keinen Zugriff zum Schiff, sobald ich wieder dort bin, werde ich das Typenschild fotografieren. Es ist ein etwa 30 Jahre alter Robertson-Autopilot mit Hydraulik-Motor. Ausgehend von der Motorgröße etwa 100W, also etwa 10A Dauerstrom. Ich meine es ist nicht verkehrt, für den Anlaufstrom mit der 10fachen Stromstärke zu rechnen.
    Wenn der Autopilot gut funktioniert, kann es ohne weiteres vorkommen, z.B. bei drohender Patenthalse, daß mit voller Kraft aus dem Stillstand heraus hart Ruder gelegt werden muß.
    Natürlich hat ein guter Treiber eine Schutzfunktion (haben das alle Chinatreiber??), die die Überlastung des Treibers verhindert, und z.B. das PWM bei Erreichen des Grenzstromes abbricht. Dann wird es allerdings nichts mit dem schnellen hart Ruder, dafür geht nichts kaputt.
    Meine Erfahrung mit solchen Treibern ist, wenn man den häufig oder gar dauernd über die Strombegrenzung betreibt, geht er doch irgendwann kaputt.
    Das mit den Leiterbahnen ist in der Tat ein Problem, genauso wie Anschlußmöglichkeit. Als Faustregel könnte man sagen, pro A ein Millimeter Leiterbahnbreite. Wenn man jetzt einen Treiber für 30A Dauerstrom hat, müßte der eigentlich nur für die Zu- und Ableitungen zusammen 60 mm Leiterbahnbreite haben. Mir ist keiner bekannt, der das hat! Wenn dann noch Schraubklemmen verbaut sind, denen man höchstens 10A zutraut, wird das Ganze vollends zweifelhaft.
    Es ist nicht so einfach!
    Viele Grüße
    nw
    Πάντα ῥεῖ (*)
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  6. #26
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    Hallo Ihr, Hallo wafi3, ich habe mal in meinen (lückenhaften) Unterlagen gegraben und zur Leistungsstufe meines Autopiloten recherchiert. Als erstes habe ich festgestellt, daß am Schiff ein Robertson AP200 eingebaut ist (ganz sicher, denn es steht drauf), meine Unterlagen beziehen sich aber komplett auf AP100. Ich will mal nicht so kleinlich sein. Der Robertson Autopilot ist über etliche, getrennt eingebaute Komponenten verstreut, aber ich meine den Leistungsteil in der "Junction-Box" gefunden zu haben. Da gehen 4 Leitungen zur Rudermaschine raus: 1) zwei Leitungen zur "Clutch", das ist vermutlich das Magnetventil zum einrücken/ausrücken des Antriebs. Das wird über einen 2N6388 geschaltet, der nach Datenblatt Dauerstrom von 10A, in der Spitze 15A kann. Das ist nicht weiter kritisch, sowie zwei Leitungen zum Motor.
    Die Links/rechts-Steuerung wird mit einem Relais gemacht, über das ich nichts weiter aussagen kann, weil ich es noch nicht gesehen habe. Der Motorstrom selbst wird offenbar per PWM gesteuert, in diesem Zweig ist ein BUZ14 verbaut. Dieser kann nach Datenblatt einen Dauerstrom von 39A, jetzt kommts: einen Spitzenstrom von 155A.
    Natürlich sind das Werte, die im Betrieb nicht erreicht werden dürfen, sonst ist das Ding hin. Aber der Leistungsteil des neuen AP sollte wenigstens in der gleichen Größenordnung maximal belastbar sein, sonst ist das nur für kleine Schiffe brauchbar (mein Schiff hat 43' und 13to).
    Ich habe auch eine etwas dürre Angabe zum Motor gefunden: 20A (wahrscheinlich Dauerstrom bei Volllast).

    Der Antriebsteil (nicht die el. Steuerung) hat 1985 3034,00 DM (ohne Mwst?) gekostet, das ist seitdem sicher nicht billiger geworden.
    Nun muß man also einen Servotreiber finden, der sowas kann!
    Viele Grüße
    nw
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  7. #27
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    also wenn die Steuerung so aufgebaut ist wie in dem Link : http://www.simrad-yachting.com/Root/...glish/AP45.pdf , dann dürfte die Begrenzung des Stroms wahrscheinlich an den Relais liegen, der BUZ14 ist m.E. eher wg der PWM eingesetzt, nicht wg des Anlaufstroms. Was ich eher spannend finde ist, dass keine H Brücke verbaut ist, sondern mit Relais gearbeitet wird. Andererseits, die Robertson Anlage würde ich nicht gegen irgendetwas anderes austauschen wollen. Die Dinger waren/sind genial und im Vergleich dazu ist alles was du heute kaufen kannst simpel Schrott. Hab den "Spaß" auf dem Pazifik gehabt mit 53kn Wind und die in dem Schiff eingebaute Robertson hat den Dampfer ohne jegliche Probleme gesteuert. Das Teil ist erste Sahne und etwas wirklich gutes zu verbessern klappt in der Regel nicht.

  8. #28
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    Hallo wafi3, das Relais anstelle der H-Brücke erklärt sich ganz einfach aus dem Preis. In den frühen 80igern waren Powermosfets nicht ganz so billig, da hat man eben für die Drehrichtung ein Relais genommen, und kam dann mit einem einzigen Powermosfet aus.
    Heutzutage ist das anders, da gibt es zur H-Brücke keine Alternative. In der Robertson-Schaltung hat man auch auf jede Strommessung und damit Schutzschaltung verzichtet, und einfach den damals wahrscheinlich dicksten verfügbaren Powermosfet genommen, was sich ja als richtig ergeben hat, denn die Robertson-AP's hatten einen hervorragenden Ruf.
    Für die AP-Entwickler gilt es nun, eine Leistungsstufe mit H-Brücke einzuplanen, die so einen Motor mit 20A Dauerstrom und entsprechendem Anlaufspitzenstrom (100A?) treiben kann. Zusätzlich muß noch das Magnetventil zum Einrücken des Antriebs geschaltet werden.
    Soweit ich das aus dem alten Robertson-Werbeprospekt herauslesen kann, ist die Zeit, die der Antrieb von Hart -Ruder bis Hart-Ruder braucht, ein ganz wichtiges Qualitätsmerkmal. Vermutlich deshalb ist so ein dicker Motor verbaut. Fur den Dauerbetrieb gibt Robertson einen Stromverbrauch von 10-12A für die ganze Anlage an. Nun sind an dem Steuerteil immerhin 3 Regler dran, die man für eine Optimierung wohl sehr sensibel einstellen mußte. Das sollte mit einer modernen Steuerung und den zugehörigen Sensoren sehr viel besser funktionieren, also vor allem zu einem noch geringeren Stromverbrauch führen.
    Viele Grüße
    nw
    Nachtrag: ja die Schaltung an meinem AP ist so wie auf Seite 38 aus Deinem Link. Aber dieser AP ist auch schon wieder über 10 Jahre alt.
    Geändert von sucher (16.03.2014 um 21:30 Uhr) Grund: Nachtrag
    Πάντα ῥεῖ (*)
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  9. #29
    Ausgeschiedener Nutzer Gast

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    naja Sucher

    die drei Variablen sind auch heute noch genauso einzustellen wie bei deiner Anlage, nur bieten die meisten eben keinen Eingriff mehr und erlauben nur noch eine Variable einzustellen, die beiden anderen sind werksmäßig vorgegeben ... bei manchen über "Lernprogramm" korrigierbar.
    So ne PID ist ein alter Hut, wenn ich die Jahreszahl richtig im Kopf hab, entwickelt worden 1924, seit dem hat sich an dem Prinzip nicht viel geändert, nur an den Komponenten. Der wirkliche Stromfresser ist der Antrieb und an dem änderst du auch nicht viel. Die Frage wieviel der zieht ist eine Frage wie gut die drei Variablen aufeinander abgestimmt sind und als Resultat eben die Frage ist, wie oft der Antrieb nachstellen muß ==> Strom frißt.
    Das was man heute machen kann ist die Einbindung z.B. eines Navigationsprogrammes, wie beispielsweise opencpn o.ä. Die Sensorik z.B. Beschleunigung kann als Regelkreis in die PID einfließen.
    An deiner Stelle würde ich die PID und Antrieb so lassen wie sie sind und mir nur Gedanken drüber machen, welche Schnittstellen du sinnvoll mit einbauen kannst.

  10. #30
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    Hallo wafi3, ich habe eigentlich nicht vor, meine uralt-AP-Electronik wieder in Betrieb zu nehmen. Ich orientiere mich dabe an der Leistung der AP's aus dem Flugmodellbereich, die ganz einfach 3 Nummern besser sind. Diese Verbesserung ist in erster Linie auf verbesserte Sensoren zurückzuführen. Bei meinem alten Robertson AP gibt es als Eingangsgrößen nur einen Fluxgate-Kompass sowie einen Ruderlage-Geber. Soweit ich das Schaltbild überblicken kann, ist das eine simple PID-Analogregelung mit einem einzigen Operationsverstärker.
    Vor allem die Sensoren für die Drehbeschleunigung halte ich für wichtig, die werden vermutlich den Ausschlag geben.
    Was Deine Überlegungen zum Selbstbau eines Servoverstärkers betrifft, möchte ich Dich warnen. Das schaut anfangs sehr simpel aus, wird aber bis es wirklich funktioniert ein ganzes Ingenieurbüro beschäftigen, ich habe da einige Erfahrung. Ich werde mal zusehen, was unsere Computerfreaks hier im Forum machen. Notfalls werde ich mich an Rasberry & Co halten, oder die eine oder andere Anregung aus diesem Thread aufnehmen. Wie gesagt, ich möchte das erstmal so einfach wie möglich halten, dann ist die Wahrscheinlichkeit, daß es auch was wird, am größten!
    viele Grüße
    nw
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