Costruzione pilota automatico per barca a vela

[marcofailla]

(27-02-2016 17:26)pepilene Ha scritto:  E tanto meno da un encoder, ma di un banale motore da trapano garandito.

Banale ma... Garandido!!

[Andomast]

Per ragioni storiche, ritengo che l'uso di un modulino GPS semplifichi molto la realizzazione di un pilota automatico.
Intercettando la stringa $GPRMC ( facile perchè basta fare la somma dei valori ASCII dei caratteri dopo il $ "G"=71, "P"=80 somma= 151 e "R"=82, "M"=77, "C"=67 somma=226 ), basta prendere l'informazione del COG semplicemente contando le "," per poi prendere i caratteri ASCII che sono presenti dopo la settima virgola e convertirli in numero...e il gioco è fatto....
Con la stessa tecnica, intercettando la $ G P G S A, si può istruire il micro circa la bontà del FIX... conviene avviare al pilota appena è disponibile un 3D FIX

Lavorare a loop chiuso (mettendo il famoso potenziometro) sicuramente male non fa, ma con un buon algoritmo di correzione tipo PID [proporzionale, Integrale,Differenziale] , non è difficile riportare la barra al centro. Come già accennato le componenti Proporzionale e Differenziale concorrono a portare la barca in rotta, quella integrale riporta al centro la barra.

Il motore deve essere "semplice"... la meccanica dei modelli commerciali si basa su motori a spazzole (ne ho aperti diversi!). Il controllo del fine corsa è invece un punto chiave, da realizzare con degli switchs meccanici o, se si vuole una versione sofisticata, implementando un current sense in serie al motore

[pepilene]

(FACILE PERCHÉ BASTA FARE LA SOMMA)
Io forse con l'aiuto di mio figlio, riesco a fare la somma, ma di chi e che cosa mica l'ho so!! Purtroppo non ho questa capacità.

[pepilene]

Ritornando al potenziometro, il primo progetto era appunto utilizzare un potenziometro, per aumentare o diminuire i valori di rotta, ma visto che con alcune stringhe dettate su arduino il problema è stato semplificato, non capisco quale sia il vostro concetto sull'utilizzo del pt.?
Scusate la mia ignoranza.

[Edolo]

Grazie per la risposta Daniele. Pensavo fosse qualcosa di più complicato di un potenziometro
Ciao

[marcofailla]

(28-02-2016 09:19)Andomast Ha scritto:  con un buon algoritmo di correzione tipo PID [proporzionale, Integrale,Differenziale] , non è difficile riportare la barra al centro. Come già accennato le componenti Proporzionale e Differenziale concorrono a portare la barca in rotta, quella integrale riporta al centro la barra.

Io non ho esperienza di informatica tantomeno elettronica e di autopiloti
So solo che ho due piloti un st4000 e un spx 5, quest'ultimo in funzione e per certo

-Non riportano, né lavorano con la barra al centro(non ha senso di una barca a vela)
-Non hanno lo switch di fine corsa (probabilmente il processore sente l'assorbimento per determinare il fine corsa)
-non usano il motore passo passo
-l'ST 4000 mi risulta che non abbia il giroscopio mentre spx5 si


Io credo di capire quello che suggerite, ma so che è abbastanza difficile... diciamo impossibile implementare queste cose con il nostro know how

Se pepilene riesce a dimostrare che va, anche un minimo, una sufficienza diciamo, sarà felice e orgoglioso, se no lo avrebbe comprato un st1000, magari usato, gli costava uguale

[danielef]

(28-02-2016 11:46)marcofailla Ha scritto:  Se pepilene riesce a dimostrare che va, anche un minimo, una sufficienza diciamo, sarà felice e orgoglioso, se no lo avrebbe comprato un st1000, magari usato, gli costava uguale

Non vedo proprio come potrebbe funzionare un aggeggio che assume come angolo di bussola un numero completamente sballato (l'arcotangente del rapporto tra le accelerazioni angolari su due assi perpendicolari) ma... ai miracoli non c'è limite!

Sugli argomenti proposti da andomast sarebbe molto interessante discutere ma ho l'impressione che non sia il caso di farlo qui.

Daniele

[marcofailla]

Daniele non ti seccare
I comandi per far funzionare la bussola per certo pepilene li ha presi dai tutorial per quel sensore
Ora io vedo che ci sono anche delle variabili che fanno pensare al giroscopio e quindi non so, ma la bussola io lho vista funzionare con i gradi giusti secondo quello che può essere il penso di orientamento chiuso in una casa di sera

[pepilene]

Non vorrei cantare vittoria ma ho interrogato gli altri assi, della bussola e viene fuori che utilizzando lasse ( -Z,X ) mi ritrovo dei dati ripartiti in modo più equo in appunto 360 gradi, questo mi fa pensare che la precisione del sensore, del valore di 3 euro, non abbia le spiccate qualità necessarie.
Per quanto riguarda il portare la barra al centro,( che poi centro non è) non dovrebbe essere un grosso problema, se tutto l'apparato attuatore lavora dentro le caratteristiche dettate dal costruttore, cioè 10 mm/s saranno a dritta, come 10 mm/s saranno a sinistra, non avrà la precisione mm di un encoder.
Ma questo è solo una mia opinione

[danielef]

(28-02-2016 14:49)marcofailla Ha scritto:  Daniele non ti seccare
I comandi per far funzionare la bussola per certo pepilene li ha presi dai tutorial per quel sensore
Ora io vedo che ci sono anche delle variabili che fanno pensare al giroscopio e quindi non so, ma la bussola io lho vista funzionare con i gradi giusti secondo quello che può essere il penso di orientamento chiuso in una casa di sera

Ti assicuro che non mi secco, mi spiace avere dato questa impressione, anche se preferirei che mi deste retta e non dover ripetere sempre le stesse cose. Mi spiace perché probabilmente è colpa mia che mi spiego male.

Non potete giudicare la bontà di quei dati per il semplice fatto che sono compresi nello stesso intervallo di una bussola magnetica: voi stessi li rendete tali quando usate la funzione arcotangente.

Quanto alla precisione del giroscopio, per ora non la metterei in dubbio. Lui probabilmente fa solo il suo dovere di giroscopio e non di bussola! Dovete capire che le due cose sono mooolto differenti.

Comunque fate una prova/esercizio molto semplice: fatevi mostrare continuamente sul display il presunto angolo magnetico letto con il giroscopio e cambiate l'orientamento del giroscopio. Vi renderete conto subito che i numeri mostrati hanno poco senso. ...come ho già scritto: a meno di un miracolo!!!

Daniele

[danielef]

(28-02-2016 09:19)Andomast Ha scritto:  Per ragioni storiche, ritengo che l'uso di un modulino GPS semplifichi molto la realizzazione di un pilota automatico.
Intercettando la stringa $GPRMC ( facile perchè basta fare la somma dei valori ASCII dei caratteri dopo il $ "G"=71, "P"=80 somma= 151 e "R"=82, "M"=77, "C"=67 somma=226 ), basta prendere l'informazione del COG semplicemente contando le "," per poi prendere i caratteri ASCII che sono presenti dopo la settima virgola e convertirli in numero...e il gioco è fatto....
Con la stessa tecnica, intercettando la $ G P G S A, si può istruire il micro circa la bontà del FIX... conviene avviare al pilota appena è disponibile un 3D FIX

Lavorare a loop chiuso (mettendo il famoso potenziometro) sicuramente male non fa, ma con un buon algoritmo di correzione tipo PID [proporzionale, Integrale,Differenziale] , non è difficile riportare la barra al centro. Come già accennato le componenti Proporzionale e Differenziale concorrono a portare la barca in rotta, quella integrale riporta al centro la barra.

Il motore deve essere "semplice"... la meccanica dei modelli commerciali si basa su motori a spazzole (ne ho aperti diversi!). Il controllo del fine corsa è invece un punto chiave, da realizzare con degli switchs meccanici o, se si vuole una versione sofisticata, implementando un current sense in serie al motore

Sono più o meno d'accordo su quello che scrivi anche se, per esperienza, mi sembra che il COG di un GPS sia soggetto a un errore troppo grande per essere utilizzato da un autopilota per correzioni rapide.
Penso che per riportare la barra al centro basti agire in modo da azzerare la velocità angolare sull'asse z - almeno in teoria. Se un gyro produce solo le accelerazioni, hai ragione tu: occorre fare una integrazione. Ma hai presente l'errore di una integrazione numerica? Specialmente iterata nel tempo. Dopo un po' hai sicuramente una deriva, insomma un casino! La barca potrebbe girare in cerchio con zero accelerazione angolare e l'autopilota controllato dal giroscopio sarebbe tutto soddisfatto credendo di andare dritto.
Certo uno potrebbe a quel punto usare anche le accelerazioni lineari e accorgersene...
Ma ci sono tanto bene le bussole FG e il "loop chiuso", DIAMINE!!! Perché complicarsi la vita?


Daniele

[pepilene]

A me rimane da definire il ponte a H, e poi non resta che provarlo in barca, solo che è sorto un problema, non ho la barca.

[pepilene]

Per fare chiarezza i dati che dava il giro, potrebbero essere utili solo ad addrizzare il tiro della bussola, annullando interferenze di rollio e beccheggio, ma per quanto ne so io l' ST 1000 PLUSS, in condizioni di mare formato, le aspettative lasciano a desiderare. Letto da qualche parte, poi potrei sbagliarmi.

[pepilene]

Quando proverò questo ho deciso di portare dietro il passaporto, non si sa mai.

#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;
const int buttonPin = A0;
const int ledPin = 13;
int val=0;
int old_val=0;
int buttonState= 0;
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(1000);

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(ledPin, OUTPUT);//LED PILOTA ON /OFF
pinMode(buttonPin, INPUT);
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(){
// Se spento è possibile azionare l'attuatore in manuale
if ( (buttonState == 0)){
if (digitalRead(A2) == HIGH) {digitalWrite(rele6, LOW);} // Azionamento in manuale
if (digitalRead(A3) == HIGH) {digitalWrite(rele7, LOW);} // Azionamento in manuale
}
// Conservare lo stato del bottone ON OFF

val = digitalRead(buttonPin);
if ((val == HIGH) && (old_val == LOW)) {
buttonState = 1 - buttonState;
delay(10);
}
old_val = val;

if (buttonState == 1) {
// turn LED on:
digitalWrite(ledPin, HIGH);
}
else {
// turn LED off:
digitalWrite(ledPin, LOW);
}
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 roll = atan2(-y,x)/M_PI*180;
int bec = atan2(-z,y)/M_PI*180;
int angle = atan2(-z,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;}
if (bec > 360) {bec = bec - 360;}
if (bec < 0) {bec = bec + 360;}
if (roll > 360) {roll = roll - 360;}
if (roll < 0) {roll = roll + 360;}

//IL DISPLAY VISUALIZZA l'angolo e la rotta

lcd.clear();
lcd.setCursor(0,0);
if ( (buttonState == 1)) {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 ( (buttonState == 1))
{
digitalWrite(13, HIGH);
//PILOTA ADESSO AVVIATO FUNZIONANO I TASTI PER CAMBIARE ROTTA
if (digitalRead(A2) == HIGH) {rotta = rotta + 5;}
if (digitalRead(A3) == HIGH) {rotta = rotta - 5;}

// 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);}
}

[danielef]

Rispondo all'ultimo post di pepilene ma non includo il listato per risparmiare spazio.
Diciamo che hai preso la strada giusta ma sei ancora lontano dalla meta!
Ho rivisto meglio le caratteristiche del tuo sensore ed ecco i punti importanti.

1) il tuo sensore da delle velocità angolari attorno a tre assi in °/s (gradi al secondo) - guardati le caratteristiche!
2) è perfettamente giusto che il numero che definisce una velocità angolare possa essere maggiore di 360 e scalarlo come fai tu non ha senso. Te lo devi tenere così come è. All'inizio non sapendo bene cosa facevi, riconosco di averti indirizzato male.
3) fare il rapporto tra diverse velocità angolari su diversi assi non ha nessun senso e a te quello che interessa, per ora, è solo la velocità angolare attorno all'asse z. Dimenticati di avere le altre e, in particolare, non utilizzarle per fare strane operazioni sull'unica interessante, quella in z.
4) utilizzando un giroscopio e non una bussola magnetica come sensore, non ha molto senso impostare una rotta. La rotta da mantenere non può altro che essere quella presente nel momento in cui il pilota viene attivato. Diciamo che questo potrebbe non essere strettamente vero ma... cerchiamo di ridurre al minimo le complicazioni.

Ora arriviamo alla parte progettuale.
1) la barca è in rotta: la barra sta al centro e la velocità angolare è zero. L'autopilota deve stare zitto e attendere.
2) arriva un onda che fa accostare la barca da una parte, il gyro vede una velocità angolare diversa da zero e attiva il servo pilota che deve dare un angolo di correzione al timone.
3) a questo punto ci sono tre casi:
3a) il timone riesce a correggere e la barca accosta dalla parte opposta. Il gyro se ne accorge perché vede una velocità angolare di segno opposto alla prima.
3b) il timone NON riesce a correggere a sufficienza e il gyro continua a vedere una velocità angolare con lo stesso segno - forse diminuita ma non è detto.
3c) una situazione intermedia nella quale, temporaneamente, il gyro vede una velocità angolare nulla. Questa è una situazione instabile che probabilmente dura poco visto che la barra non è al centro, ma di cui va tenuto conto.

Ora tocca decidere cosa far fare all'autopilota in questi tre casi per completare la manovra e riportare la barca felicemente in rotta. Pensaci ma non credo che potrai limitarti a tre o quattro linee di programma.

Daniele

[pepilene]

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[marcofailla]

Ciao pepi, tra maltempo e turni non riesco a tenermi aggiornato su i tuoi progetti
Due domande
Funziona la bussola?
Dove hai comprato e quanto é costato il braccio?

[pepilene]

La bussola va, ma non ho trovato il tempo di provarla in barca.
L ' attuatore lo recuperato da un vecchio pilota, sostituendo il motorino che era bruciato.

[pepilene]

Su Allixspress ho trovato x 80 € un ' attuatore simile con fine corsa.

[pepilene]

Con dispiacere vi comunico, a tutti coloro che seguivano l'andazzo, che la costruzione del pilota automatico non è andata a buon fine, x svariati motivi che hanno remato contro, in primis la salute, ahimè nessun dato è stato ricavato, e nessuna prova in mare è stata fatta, per definire la fattibilità.
Chi sa forse col tempo riprenderò in mano il progetto, per adesso con l'auto costruzione ho tagliato i fili.

PS_:ho acquistato un ST 1000 Plus