Редактирование: Системы автоматического управления-ликбез
Внимание. Вы не представились системе.
Ваш IP-адрес будет записан в историю изменений этой страницы.Правка может быть отменена. Пожалуйста, просмотрите сравнение версий, чтобы убедиться, что это именно те изменения, которые вас интересуют, и нажмите «Записать страницу», чтобы изменения вступили в силу.
| Текущая версия | Ваш текст | ||
| Строка 1: | Строка 1: | ||
| − | САУ | + | САУ |
| + | Автопилот с исполнительными электроприводами является системой автоматического управления или авионикой с возможностью самостоятельного передвижения по запрограммированному маршруту опираясь на координаты спутникого позиционирования или магнитному компасу,по видео с визуальным чтением поверхности земли по загруженным в память 3д картам! | ||
| − | + | Полноценный автопилот состоит из аппаратной части типа---- | |
| − | + | 1) платы распределения питания обычно на 3.3в для датчиков, 5в для сервоприводов, 12в для видеоонлайн! | |
| − | + | 2) платы стабилизации пространственного положения дрона по трём осям тангаж, крен, рыскание! | |
| − | + | 3) центрального процессора или мозги с входным портами и выходной шиной для рм! | |
| − | Полноценный автопилот состоит из аппаратной части типа---- | + | 4) платы наложения тепеметрии для подключения по входу видеокамеры и по выходу видеопередатчика! |
| − | + | 5) выносного жпс приёмника | |
| − | + | 6) разных переферийных датчиков типа силы тока, воздушной скорости потока, высоты, термо и тензодатчиков, компаса, ультрозвук и лидар! | |
| − | + | 7) радиомодем или приёмник ру | |
| − | + | 8) герметичный корпус с микроклимат- контролем! | |
| − | + | 9) кроватка с виброгасящими подушечками! | |
| − | + | 10) набор информационных шлейфов с разъёмами! | |
| − | + | 11) флеш память типа пишущего логи черного ящика! | |
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| + | приёмник спутниковой навигации-псн | ||
Для точного положения дрона в пространстве планеты Земля используются цифровые приёмники с направленными антеннами обычно типа патч работающие со спутниковыми группировками в 24 штуки каждая разных стран производителей | Для точного положения дрона в пространстве планеты Земля используются цифровые приёмники с направленными антеннами обычно типа патч работающие со спутниковыми группировками в 24 штуки каждая разных стран производителей | ||
| − | США-жпс, Россия-глонасс, Европа-галилео, Китай, Япония, Индия со своими протоколами связи! | + | США-жпс, Россия-глонасс, Европа-галилео, Китай, Япония, Индия со своими протоколами связи! Исторически все приёмники |
| − | Исторически все приёмники называются в простонародье ЖПС-трекерами! | + | называются в простонародье ЖПС-трекерами! |
| − | + | Методика вычисления координат из тригонометрии---- трекер это искомая вершина перевернутой пирамиды,где три и более спутника основные точки опоры и точность позиционирования повышается с кол-вом видимых спутников приёмником! | |
| − | + | Микропроцессор постоянно замеряет задержку по времени прихода сигнала от разных спутников и вычисляет точку приёма! | |
| − | + | ||
| − | Методика вычисления координат из тригонометрии---- трекер это искомая вершина перевернутой пирамиды, где три и более спутника основные точки опоры и точность позиционирования повышается с кол-вом видимых спутников приёмником | + | |
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
Точность простых гражданских ПСН плюс минус один метр, РТК систем с наземной базовой поддержкой и тремя антеннами уже около 10см, и специальными научными геологическими базами в 1см! | Точность простых гражданских ПСН плюс минус один метр, РТК систем с наземной базовой поддержкой и тремя антеннами уже около 10см, и специальными научными геологическими базами в 1см! | ||
| − | + | Скорость передачи данных с жпс-трекера на АП 1-5-10 гц, разрядность телеграммы 9600-14400-19200-24000-38400-57600бит!!! | |
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
В присылаемой телеграмме от трекера есть информация о текущем времени по гринвичу, широта и долгота, абсолютная высота над уровнем моря, скорость перемещения, направление движения, кол-во видимых спутников и служебные сообщения о номерах спутников их углов возвышения над горизонтом и азимутов! При осадках и грозе приём ухудшается! | В присылаемой телеграмме от трекера есть информация о текущем времени по гринвичу, широта и долгота, абсолютная высота над уровнем моря, скорость перемещения, направление движения, кол-во видимых спутников и служебные сообщения о номерах спутников их углов возвышения над горизонтом и азимутов! При осадках и грозе приём ухудшается! | ||
| − | + | При отказе псн или глушении автопилот может ориентироваться на азимут с магнитного компаса, высоту с бародатчика и на воздушную скорость с трубки пито для выхода дрона в предпологаемый район работы с учётом ветрового снонса или возврата на базу по радиолокации! | |
| − | При отказе псн или глушении автопилот может ориентироваться на азимут с магнитного компаса, высоту с бародатчика и на воздушную скорость с трубки пито для выхода дрона в | + | |
| − | + | ||
ЧИП | ЧИП | ||
| + | Типичная цепочка преобразований сигнала с аналового датчика до исполнительного электропривода следущая----датчик ----операционный усилитель----аналого-цифровой преобразователь----число-интегральный процессор----цифро-аналоговый преобразователь----драйвер----исполнительный механизм----обратная связь на датчик по реакции на физическое воздействие! | ||
| − | + | При восьми разрядном процессоре первых поколений максимальное количество значений дискритизации было всего | |
| + | (2)8=256 положений рулевой машинки---- при десяти разрядном уже (2)10=1024 возможных положений! | ||
| − | + | При одновременном решении четырех задач одним процессором по функциям газ-тангаж-крен-рыскание дискретность понижается в четыре раза и получается всего 64, то есть сильно падает точность выполнения команд-----это явление уже заметно прямо на глаз! | |
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | При одновременном решении четырех задач одним | + | |
Тактовая частота определяет скорость решения уравнений и как следствие временную задержку от момента ввода начальных данных до полученного результата или запаздывание----поэтому повышают частоту с десятка мгц до сотен мгц! | Тактовая частота определяет скорость решения уравнений и как следствие временную задержку от момента ввода начальных данных до полученного результата или запаздывание----поэтому повышают частоту с десятка мгц до сотен мгц! | ||
| + | Для крупных дронов приемлимой задержкой считается 0.2 секунды, для малых бпла 0.1с=100 мс, для манипулятора 10мс, для станков ЧПУ 1мс! | ||
| − | + | При много-задачности таких параллельных цепочек может быть до десяти----этим занимается один центральный процессор с частотой до 256мгц по принципу прерывания и скидывания промежуточных решений общего уравнения стабилизации по ТАУ в буфер обмена данными ОЗУ! ПЗУ используется для хранения самой программы управления или прошивки ПО! | |
Чем выше разрядность и производительность ЧИП, тем точнее и быстрее решается многоуровневая задача САУ! | Чем выше разрядность и производительность ЧИП, тем точнее и быстрее решается многоуровневая задача САУ! | ||
| − | |||
ПОКОЛЕНИЯ АП | ПОКОЛЕНИЯ АП | ||
| − | |||
Поколение автопилота определяет кол-во команд, точность положения и производительность основного процессора---- | Поколение автопилота определяет кол-во команд, точность положения и производительность основного процессора---- | ||
каждое новое поколение повышают эти показатели! | каждое новое поколение повышают эти показатели! | ||
| − | + | ф сокращенно от слова функция, тогда примерно так----- | |
| − | + | ф1----один канал управления, 8 битовая-разрядность процессора с тактовой частотой 4мгц----использовались как | |
одноканальные платы с гиростабилизацией удержания по курсу и управления вездеходом или лодкой! | одноканальные платы с гиростабилизацией удержания по курсу и управления вездеходом или лодкой! | ||
| − | + | ф2----два канала, 8бит, 8 мгц----2Д стабилизация горизонта по крен-тангаж на пиродатчиках! | |
| − | + | ф3----три канала, 10бит, 16мгц----3Д стабилизация удержания по трём осям координат на гиро или акселерометрах! | |
| − | + | ф4----четыре канала, 12бит, 32мгц----возможен полноценный автополёт бпла с жпс навигацией по программе! | |
| − | + | ф5----пять каналов, 16бит, 64мгц----автополёт плюс дополнительный канал для сброса груза! | |
| − | + | ф6----шесть каналов, 20бит, 128мгц----автомаршрут для сухопутного и водного дрона плюс манипулятор на 4 степени! | |
| − | + | ф7----семь каналов, 24бит, 164мгц----автополёт плюс дополнительно три канала---- на сброс груза, камера и антенн-треккер! | |
| − | + | ф8----восемь каналов, 32бит, 256мгц----автополёт с удержанием камеры на цель, доп. каналы на САС и сброс груза! | |
| − | Сложный | + | Сложный манипуляторс с шестью степенями свободы, это эквивалентно шести каналам управления, сразу требует свой собственный автопилот классом не менее ф6! |
| − | Для корректной работы датчиков положения ла в пространстве плату с ними типа гиро и акселерометров | + | Для корректной работы датчиков положения ла в пространстве плату с ними типа гиро и акселерометров распологать только в центре масс ла на демпфируещем подвесе, во избежания вибраций и паразитных сил! |
| − | Одна из самых надёжных систем на пространственное расположение бпла относительно горизонта или 2Д это пиродатчики на полупроводниковых диодах работающих на приём энергии в | + | Одна из самых надёжных систем на пространственное расположение бпла относительно горизонта или 2Д это пиродатчики на полупроводниковых диодах работающих на приём энергии в ифракрасном диапозоне света, которые измеряют абсолютную температуру теплового излучения между планетой с +273гр К и космосом с абсолютным нулем----отлично работает днем при солнце и хорошо ночью при звёздах, удовлетворительно в пасмурную погоду и плохо в туман, то есть в облако залетать нельзя! |
| + | У всех пьезодатчиков типа твердотельных гиро-аксель есть температурный дрейв нейтрали и по прошествию нескольких часов уход с нуля может составлять несколько градусов, надо учитывать при продолжительных миссиях на дронах! | ||
| − | + | пид коэффициенты чувствительности | |
| + | Пропорционально P--интегрально I--дифференциальное D комплексное уравнение переходных процессов устойчивого состояния системы стабилизации | ||
| + | По закону тау жёсткая система динамической автостабилизации имеет четыре зоны взаимодействия с внешним возмущением | ||
| − | + | первая--- недорегулирование по чувствительности выражено вялой реакцией на возмущение похоже на поведение пьяного человека, всё заторможено и зигзагообразная траектория полёта с постоянными заносами, переходный процесс медленно затухающий---- надо увеличить пид по оси запаздывания! | |
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | первая--- недорегулирование по чувствительности выражено вялой реакцией на возмущение похоже на поведение пьяного человека, всё заторможено и зигзагообразная траектория полёта с постоянными заносами | + | |
вторая-- это нормальная корректная работа автопилота выражена быстрым исправлением возмущения или есть выражение как прибитый к столу при висении и как по рельсам в полете значит пиды в оптимуме----переходной процесс быстро затухающий! | вторая-- это нормальная корректная работа автопилота выражена быстрым исправлением возмущения или есть выражение как прибитый к столу при висении и как по рельсам в полете значит пиды в оптимуме----переходной процесс быстро затухающий! | ||
третья---- перерегулирование вызывает перевозбуждение или дрожь приводов---большой расход энергии | третья---- перерегулирование вызывает перевозбуждение или дрожь приводов---большой расход энергии | ||
| − | из за бросков разгона и торможения и может вызвать разрушение механизмов привода от перегрузок---- вся САУ переходит в режим генератора автоколебаний, при этом надо уменьшить | + | из за бросков разгона и торможения и может вызвать разрушение механизмов привода от перегрузок---- вся САУ переходит в режим генератора автоколебаний, при этом надо уменьшить пид по оси дрожи! |
| − | четвёртая--- редко | + | четвёртая--- редко встречаеться, но пидами не лечиться, условия следующие, или слишком большой момент инерции вв у мультироторов и колеса или слишком большая площадь аэрорулей выраженная запаздыванием переходного процесса изменении угловых скоростей на возмущение с проскакиванием нейтрали и возрастающей раскачкой автоколебаний и опрокидыванием ла----внимание лечиться только заменой электроприводов на ступень мощнее именно по моменту в 1.5-2 раза! |
| − | + | ВНИМАНИЕ----для корректной работы связки вмг и автопилота по переходным процессам из-за момента инерции винтов на мультикоптерах соотношение масс пропеллера к мотору не должна превышать 1/5, но лучше 1/6-1/7, чтобы период реакции не превышал 0.2сек! | |
| − | ВНИМАНИЕ----для | + | |
Подбор начальной чувствительности АП делается просто----- | Подбор начальной чувствительности АП делается просто----- | ||
| − | + | 1) если максимальная тяговооруженность мультикоптера составляет 4-5 единиц то минимальные пиды, | |
| − | 1) если максимальная тяговооруженность мультикоптера составляет 4-5 единиц то минимальные пиды | + | 2) если тяговооруженность 2-3 то средние положение пидов, |
| − | + | 3) если 1.2-1.5 то максимально возможные. | |
| − | 2) если тяговооруженность 2-3 то средние положение пидов | + | |
| − | + | ||
| − | 3) если 1.2-1.5 то максимально возможные | + | |
| − | + | ||
| − | + | ||
тоже самое для самолётов --- | тоже самое для самолётов --- | ||
| + | 1) полёт с максимальной скоростью или большой скоростной напор на аэрорули то минимум пидов ---- | ||
| + | 2) если средний напор на крейсере то средние значения пидов---- | ||
| + | 3) при малом напоре или режим парения то максимум пидов. | ||
| − | + | Чтобы автопилот бпла был адаптивным ко всем режимам полёта, он должен иметь функцию | |
| − | + | автоматическая регулировка усиления коэффициентов пид от датчика воздушной скорости! | |
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | промышленные АП | |
| − | + | Современный профессионалый автопилот в сборе имеет массу от 100г и размеры с пачку сигарет при средней стоимости с переферейными устойствами в 1000-2000 уе. | |
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | Современный | + | |
| − | + | ||
Цена промышленных АП формируется в первую очередь стоимостью комплектующих от класса точности, многоуровневости платы, качеством пайки, материалом корпусов и тиражом -----программное обеспечение тоже может включаться в цену АП! | Цена промышленных АП формируется в первую очередь стоимостью комплектующих от класса точности, многоуровневости платы, качеством пайки, материалом корпусов и тиражом -----программное обеспечение тоже может включаться в цену АП! | ||
| − | |||
Не коммерческие ПО имеют свободный доступ ко всем настройкам АП и кол-во переменных может достигать 1000 штук! | Не коммерческие ПО имеют свободный доступ ко всем настройкам АП и кол-во переменных может достигать 1000 штук! | ||
| − | + | Основные ПО открытого доступа бесплатно распространяются в интернет сети--это АРДУПИЛОТ,АЙНАВ,БЕТАФЛАЙ!!! | |
| − | Основные ПО открытого доступа бесплатно распространяются в интернет сети--это АРДУПИЛОТ, АЙНАВ, | + | Закрытые ПО обычно узкозаточенные с минимум доступных настроек и минимум гибких возможностей приспособлеваемости |
| − | + | Мировыми лидерами в производстве гражданских профессиональных автопилотов для микро и минидронов являются---- | |
| − | Закрытые ПО обычно узкозаточенные с минимум доступных настроек и минимум гибких возможностей | + | 1) КИТАЙ----DJI,Feiyu Tech |
| − | + | 2) США ----3D robots,Eagletree | |
| − | 1) | + | 3) ЕВРОПА----Ikarus,Mikrocopter,PitLab,Paparatze |
| − | + | 4) РОССИЯ----клоны зарубежных аналогов. | |
| − | 2) | + | |
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
