Pilot One

PilotOneH o v e r c r a f t a u t o p i l o t

PilotOne - ESE HAN University Arnhem

PilotOneInleiding


Projectgroep 1

Ewout Boks Opdrachtgever Hugo Arends Projectmanager Roy van Dam Projectleider

Freek Albers Marco Grintjes Bram Meijers Jeroen Peters Sebastiaan Veldkamp

PilotOneInhoud


Casus Specificaties Overzicht Hardware Wiskunde Software Conclusie Vragen

Demonstratie

PilotOneCasus


Besturingssysteem voor een hovercraft

Koers van de hovercraft Stand van de hovercraft Snelheid van de hovercraft Afgelegde weg van de hovercraft

PilotOneSpecificaties


EigenschappenAfmetingen (lxbxh): 25 x 15 x 13 cmAccu Motoren: 9,6V 1800mAhAccu elektronica: 9V DC (6x 1,5v cell in serie)Adapter: 12V DC - 400mABesturing: Draadloze RS232 433MHz dataverbindingVoeding RF transceiver: Via USB-poortLaadtijd accu: Minimaal 6 uurMaximum snelheid: Theoretisch 5 m/sRange: Maximaal 250 m (in line of sight)MTBF: 18,3 jaar

Absolute maximumwaardenWerktemperatuur: 0°C tot 30°COpslagtemperatuur: -10°C tot 50°CLaadspanning minimaal: 9,6VLaadspanning maximaal: 12V

PilotOneOverzicht


Onderdelen Hardware

Overzicht Mainboard Acceleratie sensor Motor driver USB-RF transceiver

Wiskunde Overzicht Positiebepaling

Natuurkundige benadering Simpson’s Rule

Rotatiebepaling

Software Overzicht Shell

Scheduler Navigatie

Sensoren Positiebepaling Rotatiebepaling

PID regelaars Hoekregelaar Snelheidregelaar

Motorbesturing Motordriver PWM driver

PilotOneHardware


Overzicht

Hardware Overzicht Mainboard Acceleratie sensor Motor driver USB-RF transceiver

PilotOneHardware


Mainboard

uC 1 uC 2

RF transceiver

FTDIusb-rs232

PWM

Leds

Switches Adc’s sensorI2C

SW2

SW1

Seriële data


PilotOneHardware


Acceleratiesensor

Adc’ssensor

Liftmotoraansturing

i2C naar mainboard

Signaal van uC1


PilotOneHardware



Motor driver

Demux

H-bridge StuwmotorPWM

Select

StuwmotorH-bridgeSelect

PWM

9,6 V voeding

vooruit

vooruit

achteruit

achteruit

PilotOneHardware


USB-RF Transceiver

Mini usb aansluiting

Usb-rs232 converter

Seriele data transceiver TX / RXConnector

Data

Data

Power


PilotOneWiskunde


Overzicht

Meet nieuwe a

Vergelijk met vorige a

Bereken v

Bereken δx

Bereken δy

Bereken hoek α

Bereken hoek β

Bereken hoek γ

Verhouding

Begrenzing

Stuur de motoren aan

Wiskunde Overzicht Positiebepaling Rotatieberekening

PilotOneWiskunde



PositiebepalingNatuurkundig

Formules:• x [m]= x0 + ½a0 δt² + v0.δt • v = v0 + agem δt

0.0

200.0

400.0

600.0

800.0

1000.0

1200.0

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19

tijd

afg

eleg

de

weg

[m

]

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19

tijd

snel

hei

d [

m/s

]

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19

tijd

vers

nel

ling

[m

/s2]

t a y v1 0.0 0.0 0.02 0.0 0.0 0.03 10.0 0.0 5.04 10.0 10.0 15.05 10.0 30.0 25.06 9.5 60.0 34.87 9.0 99.5 44.08 8.0 148.0 52.59 7.0 204.5 60.0

10 5.0 268.0 66.011 3.0 336.5 70.012 0.5 408.0 71.813 0.0 480.0 72.014 0.0 552.0 72.015 0.0 624.0 72.016 0.0 696.0 72.017 0.0 768.0 72.018 0.0 840.0 72.019 0.0 912.0 72.020 0.0 984.0 72.0

PilotOneWiskunde


PositiebepalingSimpson’s Rule


PilotOneWiskunde


Rotatieberekening

S1

S2

Y

X

Y’

X’

r x

r y αβ

Nullijn

Middenlijn

Eindpunt

γ


PilotOneSoftware


Software Overzicht Shell Navigatie PID regelaars Motorbesturing

Overzicht

PilotOneSoftware


ShellUART driver

Command intepreter

zoek applicatie pointer

Opdracht verwerking

Main process

Software DMA

Callback applicatie

pointer

applicatie

Scheduler


PilotOneSoftware


Shellscheduler

Stack schrijfactie

Applicatie pointer

FiFo Stack

Stack leesactie

Applicatie executable


PilotOneSoftware


NavigatieSensoren

Sensor driver

TWI driver

Proces

Positieberekening rotatieberekening


PilotOneSoftware


NavigatiePositiebepaling

Vorige afstand

Nieuwe positie

Realtimeversnelling

Simpson’s rule

Opgegeven hoek

Afstand

Positieeindcoördinaat

AfstandSnelheid


PilotOneSoftware


NavigatiePositiebepaling

Simpson’s Rule

Sample drie keer de acceleratiesensoren

Bereken de integraal volgens Simpson’s Rule

Sample één waarde van de acceleratie sensoren

Snelheid

Afstand


PilotOneSoftware


Navigatie Rotatiebepaling

1

2

3

4

5

6

1

2

3

4

5

6

1

2

3

4

5

6

1

2

3

4

5

6

b > 0 b < 0

positie boot

1 4

2 3 5 6

m

m

m

m

m

m

ee

e

ee

e

oooo

m m

m m m m

m m

e e e e

e e e e e e e e

e e e e

y – b

y + (360 – b)

-(b – y)

y – (360 + b)

y – b

-((360 – b) – y)

180 – b – y

(180 – y) + (360 – b)

-(y + (b – 180))

(180 – y) – (360 + b)

(180 – y) – b

- ((180 + b) + y)

180 – b + y

- ((180 – y) + b)

- (b – 180 – y)

(180 + b) + y

- ((180 – y) + (360 + b

- ((180 + b) – y)

b – 180 – y

- (y + b)

- (y – (360 + b))

- b – y

- ((360 + b) + y)

- (y + b)

m

mm

mm


PilotOneSoftware


PID regelaarHoekregelaar

PID hoekregelaar

Bereken error

Bereken P regeling

Bereken I regeling

Bereken D regeling

Bereken output waarde

Waarde 0° tot 90°?

Waarde -90° tot 0°?

Waarde > 90°?

Waarde < -90°?

nee

nee

nee

Motor links a.d.h.v. hoekMotor rechts 100%

Motor links 100%Motor rechts a.d.h.v. hoek

Motor links -100%Motor rechts 100%

Motor links 100%Motor recht -100%

ja

ja

ja

ja


PilotOneSoftware


PID regelaarSnelheidregelaar

PID snelheidsregelaar

Bereken error

Bereken P regeling

Bereken I regeling

Bereken D regeling

Bereken output waarde

Output waarde / 100Motor links * factorMotor rechts * factor


PilotOneSoftware


MotordriverMotordriver

Is percentage positief?

Is percentage negatief?

Stuur PWM-driver aan

Is linker motor geselecteerd?

Is rechter motor geselecteerd?

Stuur directionlijn linker motor aan

Stuur directionlijn rechter motor aan

Stuur directionlijn linker motor aan

Stuur directionlijn rechter motor aan

nee

nee

nee

nee

ja

ja

ja

ja

Throttlewaarde en motornummer worden naar PWM-driver gestuurd

Input is percentage van -100% tot 100% en motornummer


PilotOneSoftware


PWM driver

PWM driver

Is linker motor geselecteerd?

Is rechter motor geselecteerd?

ja

ja

Set PWM dutycycle voor linker motor

Set PWM dutycycle voor rechter motor

OCR0 = percentage * 2,55

OCR2 = percentage * 2,55

nee

nee

Input is percentage van -100% tot 100% en motornummer


PilotOneConclusie


Conclusie

Werkende hardware Geavanceerde software met eigen shell Met pijltjestoetsen bestuurbare boot

Aanbevelingen

Digitale acceleratie sensoren Gyroscoop en Euler assenstelsel Kwalitatief betere hovercraft Optimalisatie wiskunde

PilotOneVragen?


Sheet 4 Sheet 5 Sheet 6 Sheet 7 Sheet 8 Sheet 9




PilotOneDemonstratie


ShellDoxygenHovercraft

Pilot One

Education

Transcript of Pilot One