Самобалансирующая платформа

[Efendy]

Не, железной схемой управления врядли можно добиться всех требований. По крайней мере запрограммировать легче и быстрее. Мы уже испробовали несколько вариантов. В чем-то лучше китайского сегвея, в чем-то хуже. Но все все равно надо совершенствовать

[ser970]

Не, железной схемой управления врядли можно добиться всех требований. По крайней мере запрограммировать легче и быстрее. Мы уже испробовали несколько вариантов. В чем-то лучше китайского сегвея, в чем-то хуже. Но все все равно надо совершенствовать

я и не сказал что чисто железкой.
выход ОУ на вход АЦП
вместо кондера выход ЦАП
притом функции будут разные от условий - скорости нарастания, угла наклона и прочего. одной функцией не обойтись. по тел проще объяснятся...

[Efendy]

Давно не писал сюда - сгорела платка управления двигателем, поэтому ничего не делал пока ждал ее почти 2 месяца. Пару дней испытаний и таки я только что добился приемлемого результата! Как и подозревал - ПИД регулятор не катит. Д-составляющая слишком реагирует на шумы, причем на те, которые сама и создает, в итоге система если и не идет в расколбас, то на двигатели подается резкоменяющийся по амплитуде сигнал, что убивает механику к черту.

В общем, от Д составляющей отказался. В последствии отказался и от П-составляющей. А все потому, что ПИД выполняет иную задачу - как можно быстрее выйти на целевое значение. А в самокате это не главное - можно долго находится в отклонении - просто будет набираться скорость. Ну и самое большое отличие в том, что внешние воздействия могут отличаться многократно - на платформу может стать человек любого веса, не говоря о том, что вообще может и не становится.

В оставшейся И-составляющей меня смутило то, что когда мы движемся к целевой точке, то интегральная ошибка продолжает накапливаться. В полном ПИД ее компенсировала б Д-составляющая. Но я ее не могу использовать, потому как шумы (смотри выше), а также неизвестный вес человека, а также сила с которой он отклоняет платформу. В таком варианте система приходит в мама-не-горюй расколбас.

И тут я подумал: если в процессе получены максимальное отклонение (ошибка в терминах ПИД) и величина интегральной составляющей, то промежуточные величины интегральной составляющей я могу вычислить пропорционально.

Это заработало сходу. Когда подсохнет от дождя асфальт - выйду испытывать на улицу. Хотя уже подозреваю какие будут проблемы - на больших скоростях резкое изменение направления. Например, еду я такой весь в белом в перед на большой скорости, резко отклоняюсь назад. Система знает, что при таком отклонение надо изменить интегральную составляющую на столько-то единиц. Но на скорости этого мало, т.к. платформа летит по энерции, колеса еще крутятся и наклон назад получается еще больше. Итого - падение.

Для решения этой проблемы, скорее всего придется снимать скорость с которой вращаются колеса (напряжение, которое мы подаем на колеса не говорят нам о скорости их вращения, вау)

[ser970]

вы скорее всего используете упрощенные формулы.
в регуляторах есть интегрирующие и демпферные цепочки.+ задержка на сам управляющий элемент.

[ser970]

и кстати надо кроме скорости измерять еще и массу ( от нее тоже будет зависеть инерция и угол места) .
массу можно вычислять используя силу тока при старте (учитывая угол наклона дорожного полотна (лучше наверное использовать жидкостные датчики).   

[Efendy]

На самом деле, у меня очень большое подозрение, которое подтверждается опытным путем, что изначальная цель поставлено неверно. Я как и все пошел по неверному пути. Все считают, что цель - это привести платформу в вертикальное состояние. ПИД как раз подходит для этого - он старается максимально быстро достичь минимального отклонения. В этом-то и ошибка! В вертикальное состояние приводит человек! Собственно, как и в любое другое - наклон в любую сторону на любой угол. А цель сегвея - удержать систему в равновессии именно на том угле, на котором он оказался. Т.е. у нас нет точки, к которой мы стремимся привести систему. Вернее, она есть, но это второстепенная задача, возможно даже побочная от главной, т.е. при решении основной проблемы заработает автоматом.

После того как я добавил фильтр низких частот на выходе, система стала работать еще лучше. Я уже могу выполнять такие финты, что раньше и не снились. С другой стороны, есть проблемы выхода системы из под контроля. Думаю над вариантами решений.

[ser970]

так я же об этом и говорил. регурятор должен сопротивляться любому изменению положения. чем больше изменения тем сильнее сопротивление. грубо говоря первоначально за точку отсчета принимается вертикаль. наклон в перед на 5 г . через какое то время точка отсчета станет не 0 а 4г .
+ масса тела(измерять можно только первоначально ) + скорость + уровень наклона дороги. 

[Efendy]

Если бы было все так просто, то у нас рынок был бы заполонен дешевыми сегвеями. Масса человека играет роль, но знать ее значение недостаточно - у тебя может быть сегвей отклонен вперед, а ты в этот момент переместил центр тяжести тела назад. Что подумает сегвей? Угол положительный пока еще - нужно ебошить двигатели назад. В итоге ты еще больше сваливаешься назад. Хоть это ПИД алгоритм и попалит через несколько циклов, но будет уже поздно. Если ездить аккуратно, то пид работает почти идеально, но как только ты начинаешь вытворять финты, например резко вытянул руки и наклонил, а в это время стоишь вертикально или всем телом надавил - это разные вещи, для них компенсирующие усилия отличаются в разы.

И я повторяюсь - стремиться выставить вертикальное положение чтобы ни стало - это ошибка. Представь идеальный управлятор, который мгновенно возвращает систему в вертикальное положение. Ты бы не сдвинулся с места, поскольку чем больше ты давил бы, тем больше ощущал сопротивление, в идеале 1 к 1, как в стенку давить

[ser970]

Масса человека играет роль, но знать ее значение недостаточно - у тебя может быть сегвей отклонен вперед, а ты в этот момент переместил центр тяжести тела назад. Что подумает сегвей?

если изменить центр тяжести то изменится наклон - ось то одна.

Ты бы не сдвинулся с места, поскольку чем больше ты давил бы, тем больше ощущал сопротивление, в идеале 1 к 1, как в стенку давить

чуть не так
для отклонения на 5г нужна сила скажем в 2кг  - через . отклонил на 5 кг сила сопротивления упала до 1кг через 0.5сек .  теперь что бы вернуть назад надо приложить обратную силу .
для изменения в пере еще на 5г нужна опять сила в 2кг .
при этом ручка и еще будет опорой.


кстати  самобалансирующихся систем море - ну например дуло танка (ну не т34).
да и автопилоты ...
   

[Efendy]

Если кому интересно, то я в последние несколько дней вернулся к работе над сегвеем - можете посмотреть видос, заодно будете знать как выгляжу (вернее как выглядит моя спина):

https://www.youtube.com/watch?v=lqjJI2QUtmM