Costruzione pilota automatico per barca a vela

[claudiog]

Bel progetto, complimenti.

[pepilene]

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Si anche questo era sbiadito, il tuo credo sia uguale o no?

[pepilene]

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Le ultime immagini.

[gaspbut]

Si è quello ma se è sbiadito pure lui abbiamo poco da fare!

[Edolo]

Ciao Pepi. Ci fai vedere lo stato dell'arte dello sketch?

[pepilene]

P/S Marco ho cambiato gli ingressi dei bottoni, dal digitale all'analogico.

// Sketch per pilota automatico che casino

#include <LiquidCrystal.h>

#include <Wire.h> //i2c library for the Digital Compass



LiquidCrystal lcd( 12, 11, 5, 4, 3, 2 );

const int hmc5883Address = 0x1E; //0011110b, I2C 7bit address for compass

const byte hmc5883ModeRegister = 0x02;

const byte hmcContinuousMode = 0x00;

const byte hmcDataOutputXMSBAddress = 0x03;

int rotta=0;

int diff=0;

int scostamento=0;
const int rele6 = 6; //Porte uscita relè
const int rele7 = 7;


void setup()

{

// set up the LCD's number of columns and rows:

lcd.begin(16, 2);

lcd.clear(); //make sure screen is clear.

lcd.print("pepilene Go");

delay(4000);

Wire.begin(); // Start the i2c communication

Wire.beginTransmission(hmc5883Address); //Begin communication with compass

Wire.write(hmc5883ModeRegister); //select the mode register

Wire.write(hmcContinuousMode); //continuous measurement mode

Wire.endTransmission();



pinMode(rele6, OUTPUT);//LED FUTURO RELAIS MOTORE A SINISTRA

pinMode(rele7, OUTPUT);//LED FUTURO RELAIS MOTORE A DRITTA

pinMode(13, OUTPUT);//LED PILOTA ON /OFF

pinMode(A0, INPUT);//INTERRUTTORE ON OFF PILOTA

pinMode(A1, INPUT);//PULSANTE MEMORIZZA ROTTA NUOVA DALL'ANGOLO ATTUALE

pinMode(A2, INPUT);//PULSANTE + DIECI GRADI A DRITTA

pinMode(A3, INPUT);//PULSANTE - DIECI GRADI A SINISTRA

digitalWrite (rele6, HIGH); //Spegne tutti i relè
digitalWrite (rele7, HIGH); // Attenzione HIGH il rele sta a riposo
// LOW il rele viene eccitato, praticamente al contrario che cassata
}

void loop()

{

int x,y,z;

Wire.beginTransmission(hmc5883Address);

Wire.write(hmcDataOutputXMSBAddress); //Select register 3, X MSB register

Wire.endTransmission();

Wire.requestFrom(hmc5883Address,6);

if(6<=Wire.available())

{

x = Wire.read()<<8; //X msb

x |= Wire.read(); //X lsb

z = Wire.read()<<8; //Z msb

z |= Wire.read(); //Z lsb

y = Wire.read()<<8; //Y msb

y |= Wire.read(); //Y lsb

}

int angle = atan2(-y,x)/M_PI*180;

// serie di if che portano l'angolo compreso tra 0 e 360 gradi

if (angle < 0) {angle = angle +360;}

if (angle > 360) {angle = angle - 360;}


//IL DISPLAY VISUALIZZA l'angolo e la rotta

lcd.clear();

lcd.setCursor(0,0);

if (digitalRead(A0) == HIGH) {lcd.print("ON:");} else {lcd.print("OFF:");}

lcd.setCursor(4,0);

lcd.print("rotta:");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("gradi:");

lcd.setCursor(11,0);

lcd.print(rotta);

lcd.setCursor(11,1);

lcd.print(angle);

delay(500);


//PRIMA VA IMPOSTATA LA ROTA PREMENDO IL BOTTONE 5

if (digitalRead(A1) == HIGH) {rotta = angle;}


//POI VA AVVIATO IL PILOTA CON L'INTERRUTTORE 1

if (digitalRead(A0) == HIGH)

{

digitalWrite(13, HIGH);

//PILOTA ADESSO AVVIATO FUNZIONANO I TASTI PER CAMBIARE ROTTA

if (digitalRead(A2) == HIGH) {rotta = rotta + 10;}

if (digitalRead(A3) == HIGH) {rotta = rotta - 10;}

// trova la differenza tra angolo e rotta, se minore di -180 aggiunge 360, se maggiore di 180 sottrae 360 in modo che la differenza sia sempre compresa tra 180 e -180

//in questo modo sono gestiti i casi limite; esempio 1: rotta = 1, angolo = 356 -> diff = -355 -> diff = 5; esempio 2: rotta = 357, angolo = 3 -> diff = 354 -> diff = -6

diff = rotta - angle;

if (diff < -180) {diff = diff + 360;}

if (diff > 180) {diff = diff - 360;}


scostamento = abs(diff);

//routine pilota lavora su diff, +3 e - 3 (mi sembrano troppi veramente 6 gradi di errore tollerabile....) servono ad attenuare

//la responsività del pilota a piccoli angoli di spostamento dalla rotta, mentre scostamento rende la durata dell'azionamento del

// servomotore del pilota proporzionale al grado di scostamento tra rotta e angolo operativi

if (diff < -3){digitalWrite(rele6, LOW); delay(scostamento * 100);digitalWrite(rele6, HIGH); delay(100);}

if (diff > 3){digitalWrite(rele7, LOW); delay(scostamento * 100);digitalWrite(rele7, HIGH); delay(100);}


}

else

{digitalWrite(rele6, HIGH); digitalWrite(rele7, HIGH);}


}

[marcofailla]

Per gli amici esperti di informatica preciso che :
Ne Pepilene ne io, che ho cercato di aiutarlo per come potevo, capiamo di informatica

L'algoritmo del pilota finora é stato orientato ad accendere e spegnere due LED. Quando sarà in acqua cercheremo di aggiustarlo come meglio si può.

L'importante è che pepilene si può fare il caffè (e i suoi soliti e bellissimi video) mentre naviga

BV

[pepilene]

Attualmente uscendo dal porto di Catania possiamo andare tranquillamente verso Siracusa, oimè al ritorno ci diamo il cambio alla barra, per evitare di entrare nelle acque territoriali Greche.

[Edolo]

Manca senz'altro un buzzer che ti avvisi che il pilota non è in rotta, inoltre non vedo traccia dell'autocalibrazione.

Comunque secondo me il braccio continuerà a fare dx e poi sx ininterrottamente.

Per le prime uscite per il caffè consiglierei un termos

Ciao

[Edolo]

Riguardando il codice... l'ultima riga rende chiaro la necessità di usare un potenziometro come indicatore di angolo di barra, perché è vero che i relè saranno a riposo, ma la barra come si sarà fermata?
Poi, almeno per le prime prove io aggiungerei un paio di potenziometri da mappare con i delay e con quei -3 e più 3 che diventerebbero a loro volta una variabile.
Ho comunque il sospetto che ci sia dell'altro codice da scrivere, magari considerando la velocità di inclinazione della barca in modo da rendere più "brillante" la correzione.
E poi come già detto ci andrebbe un motore passo-passo
IMHO of course

[danielef]

Il motore passo-passo direi che è superfluo a meno che non venga accoppiato ad un encoder assoluto. A quel punto tanto vale il potenziometro! Se uno vuole complicarsi un po' la vita di programmatore, potrebbe fare a meno del potenziometro ma dovrebbe almeno istallare una bussola giroscopica con lettura a 10Hz per calcolare bene la derivata temporale.

Comunque attendiamo speranzosi le prove in mare...

Daniele

[pepilene]

Noto con piacere un grande interesse da parte vostro, al progetto, ma se non riesco a tirare fuori dei segmenti utili per definire l'auto calibrazione, altro che caffe.
In poche parole " e datemi un aiutino ".

[danielef]

Scusa ma mi sembrava di essere stato chiaro:
è inutile che ti aiuto se non mi stai a sentire e vuoi fare da solo - e detto tra noi: secondo me fai pure bene a provare a far da solo...Comunque fai un prototipo funzionante anche semplicissimo, fai le prove in mare e poi ne riparliamo.

A meno che non decidi finalmente di istallare un potenziometro...

Daniele

[Andomast]

A quando la prova in barca?.. Posso prenotarmi?
Per le prove in barca posso mettere a disposizione la meccanica di un Autohelm 1000 defunto.... è quello che ho usato per mettere a punto l'elettronica di controllo del mio pilota "home made" (pic + modulino GPS)...

[pepilene]

Andomast sei sempre il benvenuto.
E per la pace di tutti ecco i nuovi segmenti con il giroscopio.


#include <Wire.h> //i2c library for the Digital Compass
const int MPU=0x68; // I2C address of the MPU-6050
int16_t AcX,AcY,AcZ,Tmp,GyX,GyY,GyZ;
LiquidCrystal lcd( 12, 11, 5, 4, 3, 2 );
int rotta=0;
int diff=0;
int scostamento=0;
const int rele6 = 6; //Porte uscita relè
const int rele7 = 7;
void setup()
{
// set up the LCD's number of columns and rows:
lcd.begin(16, 2);
lcd.clear(); //make sure screen is clear.
lcd.print("pepilene Go");
delay(4000);
Wire.begin(); // Start the i2c communication
//Begin communication with compass
Wire.beginTransmission(MPU);
Wire.write(0x6B); // PWR_MGMT_1 register
Wire.write(0); // set to zero (wakes up the MPU-6050)
Wire.endTransmission();
pinMode(rele6, OUTPUT);//LED FUTURO RELAIS MOTORE A SINISTRA
pinMode(rele7, OUTPUT);//LED FUTURO RELAIS MOTORE A DRITTA
pinMode(13, OUTPUT);//LED PILOTA ON /OFF
pinMode(A0, INPUT);//INTERRUTTORE ON OFF PILOTA
pinMode(A1, INPUT);//PULSANTE MEMORIZZA ROTTA NUOVA DALL'ANGOLO ATTUALE
pinMode(A2, INPUT);//PULSANTE + DIECI GRADI A DRITTA
pinMode(A3, INPUT);//PULSANTE - DIECI GRADI A SINISTRA
digitalWrite (rele6, HIGH); //Spegne tutti i relè
digitalWrite (rele7, HIGH); // Attenzione HIGH il rele sta a riposo
// LOW il rele viene eccitato, praticamente al contrario che cassata
}

void loop()

{
Wire.beginTransmission(MPU);
Wire.write(0x3B); // starting with register 0x3B (ACCEL_XOUT_H)
Wire.endTransmission();
Wire.requestFrom(MPU,14,true); // request a total of 14 registers
AcX=Wire.read()<<8|Wire.read(); // 0x3B (ACCEL_XOUT_H) & 0x3C (ACCEL_XOUT_L)
AcY=Wire.read()<<8|Wire.read(); // 0x3D (ACCEL_YOUT_H) & 0x3E (ACCEL_YOUT_L)
AcZ=Wire.read()<<8|Wire.read(); // 0x3F (ACCEL_ZOUT_H) & 0x40 (ACCEL_ZOUT_L)
Tmp=Wire.read()<<8|Wire.read(); // 0x41 (TEMP_OUT_H) & 0x42 (TEMP_OUT_L)
GyX=Wire.read()<<8|Wire.read(); // 0x43 (GYRO_XOUT_H) & 0x44 (GYRO_XOUT_L)
GyY=Wire.read()<<8|Wire.read(); // 0x45 (GYRO_YOUT_H) & 0x46 (GYRO_YOUT_L)
GyZ=Wire.read()<<8|Wire.read(); // 0x47 (GYRO_ZOUT_H) & 0x48 (GYRO_ZOUT_L)

int angle = atan2(AcY,AcX)/M_PI*180;

// serie di if che portano l'angolo compreso tra 0 e 360 gradi
if (angle < 0) {angle = angle +360;}
if (angle > 360) {angle = angle - 360;}

//IL DISPLAY VISUALIZZA l'angolo e la rotta
lcd.clear();
lcd.setCursor(0,0);
if (digitalRead(A0) == HIGH) {lcd.print("ON:");} else {lcd.print("OFF:");}
lcd.setCursor(4,0);
lcd.print("rotta:");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("gradi:");
lcd.setCursor(11,0);
lcd.print(rotta);
lcd.setCursor(11,1);
lcd.print(angle);
delay(500);

//PRIMA VA IMPOSTATA LA ROTA PREMENDO IL BOTTONE 5
if (digitalRead(A1) == HIGH) {rotta = angle;}

//POI VA AVVIATO IL PILOTA CON L'INTERRUTTORE 1
if (digitalRead(A0) == HIGH)
{
digitalWrite(13, HIGH);
//PILOTA ADESSO AVVIATO FUNZIONANO I TASTI PER CAMBIARE ROTTA
if (digitalRead(A2) == HIGH) {rotta = rotta + 10;}
if (digitalRead(A3) == HIGH) {rotta = rotta - 10;}
// trova la differenza tra angolo e rotta, se minore di -180 aggiunge 360, se maggiore di 180 sottrae 360 in modo che la differenza sia sempre compresa tra 180 e -180
//in questo modo sono gestiti i casi limite; esempio 1: rotta = 1, angolo = 356 -> diff = -355 -> diff = 5; esempio 2: rotta = 357, angolo = 3 -> diff = 354 -> diff = -6
diff = rotta - angle;
if (diff < -180) {diff = diff + 360;}
if (diff > 180) {diff = diff - 360;}
scostamento = abs(diff);
//routine pilota lavora su diff, +3 e - 3 (mi sembrano troppi veramente 6 gradi di errore tollerabile....) servono ad attenuare
//la responsività del pilota a piccoli angoli di spostamento dalla rotta, mentre scostamento rende la durata dell'azionamento del
// servomotore del pilota proporzionale al grado di scostamento tra rotta e angolo operativi
if (diff < -3){digitalWrite(rele6, LOW); delay(scostamento * 50);digitalWrite(rele6, HIGH); delay(10);}
if (diff > 3){digitalWrite(rele7, LOW); delay(scostamento * 50);digitalWrite(rele7, HIGH); delay(10);}
}
else
{digitalWrite(rele6, HIGH); digitalWrite(rele7, HIGH);}


}

[danielef]

Pepilene, i nomi che hai dato alle variabili nel tuo programma mi fanno sorgere dei dubbi sui dati prodotti dalla tua bussola (o giroscopio); potrei andare a vedere che tipo di sensore usi ma tanto vale chiederlo a te.
ACCEL sono accelerazioni angolari rispetto ai tre assi x, y e z (radianti al secondo al quadrato)?
Se sono accelerazioni angolari, temo che le le usi in modo sbagliato ma, effettivamente, potrebbero essere utilizzate per evitare il Rudder Feedback (il famoso potenziometro) insieme ad altri dati che diano l'orientamento assoluto rispetto al campo magnetico terrestre.

E cos'altro sono le variabili GYRO che non utilizzi???

Daniele

[Edolo]

(26-02-2016 15:55)danielef Ha scritto:  

(26-02-2016 15:31)Edolo Ha scritto:  Riguardando il codice... l'ultima riga rende chiaro la necessità di usare un potenziometro come indicatore di angolo di barra, perché è vero che i relè saranno a riposo, ma la barra come si sarà fermata?
Poi, almeno per le prime prove io aggiungerei un paio di potenziometri da mappare con i delay e con quei -3 e più 3 che diventerebbero a loro volta una variabile.
Ho comunque il sospetto che ci sia dell'altro codice da scrivere, magari considerando la velocità di inclinazione della barca in modo da rendere più "brillante" la correzione.
E poi come già detto ci andrebbe un motore passo-passo
IMHO of course

Il motore passo-passo direi che è superfluo a meno che non venga accoppiato ad un encoder assoluto. A quel punto tanto vale il potenziometro! Se uno vuole complicarsi un po' la vita di programmatore, potrebbe fare a meno del potenziometro ma dovrebbe almeno istallare una bussola giroscopica con lettura a 10Hz per calcolare bene la derivata temporale.

Comunque attendiamo speranzosi le prove in mare...

Daniele

Eh... il fatto che qui non c'è traccia ne del potenziometro ne del motore passo passo

Cos'è un encoder assoluto... in parole spicce?

[pepilene]

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In effetti trattasi di un accelerometro e giroscopio.

[pepilene]

Se l'arduino potrebbe leggere tutti e due i sensori, forse la cosa sia fattibile.
Come dice Marco, il pilota automatico non è previsto di motore passo passo,
E tanto meno da un encoder, ma di un banale motore da trapano garandito.

[danielef]

Ho visto le specifiche del sensore e mi spiace dirlo ma siete su una strada sbagliata che non vi porta da nessuna parte!!
Quell'operazione che calcola un angolo facendo l'arcotangente di acy/acx non trova l'orientamento magnetico ma qualcosa di totalmente ignoto ed inutilizzabile.

Come prima cosa, se volete aver modo di impostare una rotta dando i gradi bussola come vuole fare il vostro programma, dovete procurarvi un sensore fluxgate con il suo driver; solo a quel punto potete usare al 95% il vostro programma tenendo conto del nuovo formato dei dati del fluxgate.

Poi, visto che avete un bel giroscopio pronto sul tavolo, lo utilizzerete in modo opportuno per evitare di mettere il benedetto rudder feedback che vi sta così antipatico: non è banale ma è possibile.

Potreste, IN TEORIA, anche fare a meno del fluxgate ed utilizzare solo il giroscopio ma:
1) il programma va cambiato completamente.
2) l'autopilota potrebbe solo inseguire una direzione iniziale a prescindere da qualsiasi informazione sulla rotta magnetica.
3) il funzionamento dell'autopilota non sarebbe stabile e avrebbe quasi sicuramente una deriva incontrollabile.
In questo caso un GPS potrebbe aiutare ma... volete complicarvi la vita?

Rispondo a Eolo.
L'encoder è un sensore che si mette su assi rotanti e serve per dare informazioni sulla posizione angolare dell'asse stesso. In genere sono "relativi", nel senso che danno la posizione a partire da una posizione arbitraria che può essere cambiata con il software. Se sono "assoluti", la posizione di partenza è prefissata in hardware e non può essere cambiata se non svitando/avvitando qualcosa.

Daniele