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Homberger

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21

Sonntag, 21. August 2016, 11:23

Kühlschranktemperatur auf Ramarine MFT

Hallo,

Auf Basis der CAN-Bus Software von Dirk habe ich jetzt die Kühlschranktemperatur auf meinem Raymarine e7-Plotter (wird als Kühlwasser angezeigt). Da ich die ersten beiden Wochen im August Segeln war, hatte ich genügend Regentage zu Basteln.

Als Temperatur-Sensor nutze ich einen DS1820 Sensor (1-wire-Bus).

Ziel ist es, den Kühlschrank automatisch in Abhängigkeit von Landstrom/Lichtmaschine und von Temperatur automatisch ein und auszuschalten.

Zusätzlich werde ich auch die Temperatur am Abgaskrümmer noch überwachen. Wenn doch nicht immer das Kabelziehen so mühselig währe.

Bei Interesse stelle ich die Software gern zur Verfügung.

Viele Grüße,
Andreas
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oliverb68

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22

Sonntag, 21. August 2016, 18:37

Prima, dass ist was für den Winter!
Viele Grüße,
Oliver

Knubbel2

Seebär

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23

Freitag, 27. Januar 2017, 21:46

Wieder eine Winterbastelei fertig.
Mich hatte immer die äußerst ungenaue Füllstandsanzeige generft.
Ungenau da die Tanks nicht prismatisch sind.
Ergebnis mit Spielerchen:
LM27 - nicht schnell aber komfortabel

24

Dienstag, 24. Juli 2018, 07:50

Arduino PinnenPilot

Es war hier schon mal Thema Primitv-Gyrosensor versus AHRS bei el. Autopilot für Segelyacht

Kern Bauteile:
Arduino Pro Mini
Bluetooth Modul HC-05
L298 Motor Treiber
Adafruit BNO055 Absolute Orientation Sensor

Software Schnipsel
https://github.com/adafruit/Adafruit_BNO055
https://playground.arduino.cc/Code/PIDLibrary
https://www.arduino.cc/en/Reference/EEPROM

Weiters
http://appinventor.mit.edu/explore/
https://www.edn.com/design/systems-desig…em-applications (Low Pass Filter)

Die Ansteuerung erfolgt ähnlich wie im Relay Beispiel der PIDLibrary. In der App kann ich über "Ti" das Fenster einstellen also in welchem Intervall der Motor wieder (Zeit Proportional) geschaltet wird, dazu wurde eine mindest Ansteuerung von 500ms fest gewählt. "Kp" ist denke ich klar, der I Anteil ist durch den Aufbau mit Pinne / Ruder gegeben, das Boot Integriert eine Abweichung ja selber... mit "Fil" Kann ich den Low Pass Filter einstellen der mir den Kompass Kurs etwas glättet, damit das Geigen in Wellen nicht gleich zu einer Ansteuerung führt...

Die App habe ich mit appinventor zusammen geschoben, das alles ist nicht sonderlich elegant aber ich bin gespannt ob es Funktioniert :D...


Grüße Malte
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norbert-walter

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25

Donnerstag, 26. Juli 2018, 01:39

Hallo Malte,

wie weit ist Dein Projekt gekommen? Klingt sehr interessant der Pinnenpilot. Ich überlege auch gerade mir einen zu kaufen oder eventuell zu bauen.

Wie gut arbeitet der Orientation Sensor? Welche Hardware (Aktuator) zur Ansteuerung verwendest Du?

Norbert

26

Donnerstag, 26. Juli 2018, 10:27

Hallo,
mit dem Sensor bin ich auf dem Tisch sehr zu frieden :D... weiter hat er es noch nicht geschafft. Das nette ist, das der BNO055 die Sensor Fusion intern selber macht und so der kleinste Arduino bis jetzt nur 40% des Speichers braucht. Meine ersten Schritte mit der MPU-9250 waren da weitaus komplexer.

Als Motor habe ich hier zwei Linearmotoren aus china. 20mm/s und 10mm/s glaube ich... Ich hab den Vorteil das ich das Klappruder vorbalancieren kann und die Kräfte klein bleiben, mal schauen welcher es wird. Die BT Verbindung und der Datenaustausch laufen sehr gut, in der ganzen Wohnung Empfang... Wobei das nicht so elegant programmiert ist :/... bin da kein Spezi.

Ich Trigger mit der App das Senden der Daten im Arduino, damit erkenne ich dann im Arduino ob die Daten im "pilot_modus" angefordert werden. Passiert das eine weile nicht kann ich hart ruder legen als MOP Funktion... Um das zu testen musste ich das Handy in die Mikrowelle legen :D... Dazu noch ein Alarm am Handy wenn der Kurs zu stark vom Soll ist.

Der BT Datenstream lief auch die ganze Nacht ohne Probleme... man muss nur drauf achten das dass Handy aus Stromspargründen die App nicht ausschaltet...

Die Konfiguration sieht nun so aus... man sieht das es "nur" +/- knöpfe gibt, ich zähle gerade im Ardino einfach rauf und runter :O, was ich nicht verstehe ist warum immer das 1. feld ausgewählt ist da hat Appinventor wohl einen bug.

Getestet habe ich bis jetzt nur auf dem Schreibtisch... dauert auch alles noch etwas :/

Grüße Malte
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norbert-walter

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27

Donnerstag, 26. Juli 2018, 13:31

Hi,

ich habe einen MPU6050 von Bosch mit OpenPlotter im Einsatz. Nach einer Kalibrierung arbeitet das Teil erstmal ganz ok, obwohl der Magnetsensor nicht all zu genau ist und sich durch Metalle in der Umgebung sehr beeinflussen lässt. Im Vergleich mit einem einfachen Magnetkompass ist der MPU6050 sehr hibbelig und nicht genau genug zur Navigation. Bei den Lagesensoren geht es etwas besser. Sie verlieren aber mit der Zeit die Initialwerte und zeigen dann völlig falsche Werte an. Nach einem Neustart des Sensors ist aber alles wieder ok. Mag sein, dass es an der Software liegt die im Raspi läuft. Mich hat die Sensoranbindung in OpenPlotter bisher nicht wirklich überzeugt.

So wie ich das verstanden habe macht der BNO055 intern die Kalibrierung selbst und kann absolute Werte ausgeben ohne spezielle externe Software. Ich vermute mal schwer, dass der Sensor in KFZs verwendet wird. Dann sollten die Werte wesentlich genauer und stabiler sein. Laut Datenblatt kommt man dann auf eine Datenrate je nach Sensor von ca 10...60Hz.

Wie stabil arbeitet bei Dir der Magnetsensor? Was genau regelst Du mit dem PID-Regler (Magnetische Kursabweichung)? Was für einen Linearaktuator verwendest Du genau?

Wie sieht es mit der Kurskorrektur in der Welle aus? So wie ich das verstanden habe ist das nicht ganz trivial in der Welle den Kurs zu halten, da Gegensteuern angesagt ist. Da müssen andere Regelstrategien angewendet werden. Ich vermute mal, das ist noch kein Thema für Dich.

Bis jetzt habe ich nur Erfahrungen mit einem Pinnenpilot von Raymarine gemacht. Der reine Magnetkurs wird unter Motor perfekt gehalten, wenn keine all zu große Welle vorhanden ist. Beim Segeln am Wind geht es auch ganz ok, solange der Pinnendruck nicht zu groß wird. Bei richtigem Wellengang ab 1m habe ich keine Erfahrungen.

Was mich persönlich interessieren würde wäre eine Art Ansteuerung der Pinne über die Balance des Ruders mit einem "Vorruder" ähnlich einem Windpilot. Das wäre dann eine Art Servoruder. Die Schubstange des Pinnenpiloten muss bei viel Wind schon recht viel Druck aufbauen. Wenn man dynamisch die Balance des Ruders anpassen könnte, so kann man den Druck rausnehmen. Das geht natürlich nur bis zu einem ganz bestimmten Maße und es muss dann auch das Segel rechtzeitig gerefft werden. Der Grenzpunkt ließe sich aber über die Ruderstellung und den Kurs ganz gut ermitteln.

Dein Projekt ist spannend. ich bleibe dran.

Norbert

28

Donnerstag, 26. Juli 2018, 22:30

Moin,
ich hab den Sensor seit 24h am laufen und kein Drift ist zu erkennen, hibbeliger als ein Mechanischer Kompass aber dafür ja der Low Pass Filter ;). Die drift Probleme hatte ich aber auch mit meiner günstigen MPU, deswegen hab ich gewechselt.

https://www.ebay.de/itm/DC12-24V-20mm-50…872.m2749.l2649

Das ist der Motor den ich verwenden will...

Jap mit dem PD-Regler, I - Anteil macht das Boot ja selber, will ich nach Magnet Kompass steuern.

Was die wellen sagen kann ich noch nicht beurteilen. Die Diskussionen gehen ja immer dahin das der Motor in der Regel zu viel steuert und bei den Achterlichen Wellen wiederum nicht hinterher kommt. Ich denke alleine vom Energie verbrauch, und Aktor Leistung muss man auf 20 Fuß da Kompromisse mach. Über die App erhoffe ich mir eine gute Parametrierung. Wie gut das dann später funktioniert... wir werden sehen :D

https://youtu.be/V2nY8gWdAi4?t=4m33s

Ziemlich spannender Kommentar von einem, ich denke mal nicht sooo schlecht ausgestattetem Boot, wobei sich da wohl auch noch einiges getan hat.

Grüße Malte

Zitat

was ich nicht verstehe ist warum immer das 1. feld ausgewählt ist da hat Appinventor wohl einen bug.


Es ist wohl so das immer ein Feld im Scope sein muss, der Offizielle Trick scheint zu sein ein Feld mit 0 Pixeln zu erzeugen :D, Funktioniert.

norbert-walter

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29

Freitag, 27. Juli 2018, 00:27

Hi Malte,

ich habe mir heute mal den Sensor BNO005 genauer angesehen. Das sieht sehr vielversprechend aus. OpenPlotter hat inzwischen auch eine Anbindung, wenn auch nur rudimentär. Wenn man 1 und 1 zusammenzählt, kann man damit einen günstigen Pinnenpiloten bauen. Ich würde die Anbindung allerdings über WLAN mit einem ESP realisieren wollen. Allein deswegen auch den Windsensor andocken zu können.

Du verwendest vermutlich die I2C-Sschnittstelle. RS232 soll aber auch gehen. Wird so zumindest mit dem Raspi realisiert. Dann müsste es auch mit einem ESP gehen. Ich weiß nicht, ob man die notwendige Lib in die Arduino IDE einbinden kann und so auch vom ESP8266 nutzbar wäre. Das wäre genial wenn das ginge. Vielleicht sollte man den BNO055 mit einem GPS-Empfänger kombinieren und bei Bedarf beide Daten auswerten. So wurde es im Link zum AHRS-Sensor erwähnt. Da hat sich der Jörn einen schönen Pinnenpiloten zusammengebaut mit allen Raffinessen der Regelung. Leider ist seine Webseite nicht mehr online und das Projekt ist wohl eingeschlafen. Schade eigentlich. Da müsste man anknüpfen und mit neuer Hardware die Sache fortsetzen. Seiner Zeit gab es ein reges Interesse dazu.

Die Frage ist nur wie aufwändig man die Regelung gestalten möchte. Ich habe selber einige Regelungen in Hard- und Software umgesetzt. Wenn man sich die käuflichen PiPis ansieht, so scheint die Regelung sehr rudimentär implementiert zu sein. In der Welle reagieren die Teile sehr direkt und wollen den Kurs beibehalten ohne auf die Welle richtig zu reagieren. Das sollte man mit einem Arduino ähnlich gut hinbekommen. Jörn hatte da interessante Ansätze dazu es besser zu machen. Ich denke aber, dass die meisten eher bei ruhigerem Wetter unterwegs sind und die Regelung nicht so anspruchsvoll ausfallen muss. Fürs erste würde ich damit anfangen und das Problem mit der Welle außen vor lassen.

Kann ich bei Deinem Projekt irgendwie mitmachen oder behilflich sein? Ich wäre gerne dabei.

Norbert

30

Freitag, 27. Juli 2018, 06:54

Hallo,
nach einer weiteren Nacht immer noch kein Drift... Bei der Regelung kann man sich bestimmt noch weiter auslassen, das Thema hat ja kein Ende. Wenn das aber größer wird, müsste man wohl auch Appinventor außen vor lassen und den kleinen Mini Pro austauschen. Ich hatte den Wumps schon an einem Arduino DUE mit GPS, SD - Karte zum loggen und Bluetooth. Aber das waren zu viele Ideen um es fertig zu bekommen, und eine Änderung in der Android IDE hat dazu geführt das meine alte App nicht mehr lief :D. Im Moment ist das wirklich so aufgebaut das man es Easy nachbauen kann.

Mitmachen gerne! Ich bin jetzt aber erstmal ein Paar tage unterwegs, und würde meine erste Version gerne auch noch testen :D... Es ist noch ein Ausguck Timer hinzu gekommen :O

Grüße Malte

norbert-walter

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31

Samstag, 28. Juli 2018, 01:43

Hallo Malte,

Du meinst also, dass der Magnetkompass genau und stabil genug ist, um ihn zur Kurssteuerung verwenden zu können. Das hört sich ja gut an. Verwendest Du die vorverrechneten Absolutwerte vom BNO055?

Dein Linearaktuator hat kein Weglängenmesssystem. Wie willst Du die ausgefahrene Länge messen? Je Umdrehung mitzählen und zwei Endschalter? Es gibt auch welche mit Weglängenmessung. In der Firma haben wir ähnliche Linearaktuatoren im Einsatz. Es ist die Version mit seitlichem Motor. Die sind unglaublich kräftig für die kompakte Bauweise und stabil gebaut. Da sind die PiPis Spielkram dagegen mit den Plastkzahnrädern.

Dann muss ich mir auch mal was zusammenbauen.

Norbert

norbert-walter

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32

Samstag, 28. Juli 2018, 16:36

Hallo Malte,

Dein Pinnenpilot hat mich nicht in Ruhe gelassen. Da leider keine Infos von Jörn Heinrich zu seinem Pinnenpilot zu finden waren, habe ich das Webarchiv bemüht und einige weitergehende Infos gefunden. Jörn hat den AHRS als eigenes Modul per Kabelanbindung abgesetzt um eine optimale ungestörte Position im Schiff finden zu können. Im AHRS-Modul sind auch die notwendigen Filter integriert. Er benutzte einen kleinen Arduino dafür. In einer weiteren Steuerbox werden die Kursdaten verglichen und die Geber angesteuert. Als drittes Modul gibt es dann noch den Geber selbst. Diese Dreiteilung macht durchaus Sinn, da man je nach Situation individuell die Sachen anpassen kann. Ich finde, so sollte man es auch umsetzen. Dann ist man nahezu unabhängig von der Geber-Hardware.

Hast Du bei Deinem Dauertest den Sensor in Ruhe gelassen oder ständig bewegt? Bewegung kann das Kompassignal beeinflussen. Es wäre interessant, wenn Du mal statistische Daten zum Kompasssignal erfassen könntest. So in der Art Modul bewegen und dann wieder in die fixe Ausgangsposition bringen und schauen wie das Signal abweicht und wie es in Ruheposition rauscht. Laut Jörn Aussagen sind die handelsüblichen PiPis nicht so Rausch- und Fehlerfrei, so dass sie öfter den Kurs korrigieren, weil sie Signale sehr schwanken. Daher hat er sich die größte Mühe mit den Filtern gegeben und dann das gute Ergebnis mit geringem Stromverbrauch erzielt.

Das sollte man sich auch als Ziel setzen.

Norbert

PS:

Hier noch einmal ein Video von Jörn mit Erklärungen zu den Reglerparametern.

https://www.youtube.com/watch?v=Z_kCd0Gq…bLTxRHwASoz6b2w

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »norbert-walter« (28. Juli 2018, 19:09)


norbert-walter

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33

Mittwoch, 8. August 2018, 15:03

@the_muck:

Bist Du schon weiter gekommen mit Deinen Tests? Ich habe mir jetzt auch mal den BNO055 bestellt. Wird aber noch dauern, bis der da ist.

Norbert

34

Donnerstag, 9. August 2018, 08:03

Moin,
etwas weiter bin ich...

Der Sensor Driftet nicht und auch über einen längeren Zeitraum liefert er saubere Ergebnisse. Mein Problem war bis gestern das der Sensor nach einem Neustart des Gesamtsystems manchmal einen Total falschen Kurs hatte. Ich denke mal da passte was mit den Offsets die ich über den Arduino vorgeladen habe nicht, da hatte ich wohl einen Denkfehler... Allerdings lag da auch nicht mein Augenmerk drauf weil ich noch etwas an der BT Kommunikation und APP gearbeitet habe.

Grüße Malte

35

Mittwoch, 15. August 2018, 20:25

Moin,
ich hab noch mal etwas gestöbert... der Sensor macht bis jetzt einen guten eindruck ;), meine China Kopie läuft nun auch, ich musste kleine Lötbrücken setzen und

Quellcode

1
2
#define BNO055_ADDRESS_A (0x28)
#define BNO055_ADDRESS_B (0x29)


in Adresse A und B habe ich beide zu 0x29 gemacht. Aber er wird zu heiß und schmiert ab :D...

Aber wenn ich das richtig sehe verliert er die magnetische Orientierung wenn er stromlos wird. Im NDOF mode soll er sie schnell wieder finden... mal schauen


Klassische "einfache" Verfahren sind wohl PID und Fuzzy oder nicht lineare Ansätze...


https://www.amcs.uz.zgora.pl/?action=dow…2010_20_2_5.pdf
https://ac.els-cdn.com/S1474667017370441…26566ecd87bed37

den Ansatz finde ich nicht schlecht...

https://ac.els-cdn.com/S1474667017486241…6b0bab2706b8193

grüße Malte

Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von »the_muck« (15. August 2018, 21:09)


norbert-walter

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36

Donnerstag, 16. August 2018, 00:39

Hallo Malte,

das hört sich ja gut an. Dann geht es ja voran. Bin auch schon gespannt wenn mein Teil da ist.

Eine Regelung per Fuzzy macht eigentlich nur Sinn, wenn nichtlineare oder schwer zu beschreibende Zusammenhänge zwischen den Eingangs- und Ausgangsgrößen der Regelung bestehen. Joern Heinrich hat das Regelproblem von Schiffen sehr gut beschrieben und sich einen Simulator geschrieben mit dem er die jeweiligen Parameter der Regler testen konnte. Er hatte seiner Zeit einen PID-Regler benutzt. Leider ist Joern von der Bildfläche verschwunden und alle Webseiten sind offline. Er hatte eine Firma die Autopiloten für Boote hergestellt und vertrieben hat, analog als auch elektronisch.

Im Webarchiv sind seine Webseiten noch zu finden (http://www.windautopilot.de). Dort gibt es auch einige PDF-Dokumente zur Theorie der Regelung von Booten. Sehr empfehlenswert zu lesen.

Norbert

37

Donnerstag, 16. August 2018, 08:37

Hallo,
ich schau gerade etwas rum aber finde nicht sooo viel "Wissenschaftliches" von Jörn im Archiv. Ich hab damals aber mehr dazu auch von ihm gelesen :O ... in dem verlinkten PDF wird mit Cybership II simuliert und auch gezeigt wie weniger Energie mit einem nicht Linearen Regler verbraucht wird.

je nach Windrichtung und Wellengang gilt es doch den Autopiloten anders zu Parametrieren weil sich das Boot nicht linear je nach Wind und Welle bewegt, damit haben wir doch die nicht Linearität. Und durch das I verhalten des Bootes sollte es gut gehen. Bei den Autonomen Segelrobotern werden wohl beide verfahren angewendete.

Zitat

Ein Fuzzy-Controller kann als statischer Eingrößen-Regler unmittelbar für eine unbekannte Regelstrecke benutzt werden, wenn die Ausgangsgröße des Prozesses als Regelgröße in den Regler zurückgeführt wird. Es handelt sich dabei um einen statischen Regler mit einer in weiten Grenzen festzulegenden nichtlinearen Eingangs-Ausgangs-Kennlinie. Ohne Kenntnisse des mathematischen Modells der Regelstrecke ist seine Anwendung begrenzt, da er keine verzögernde Anteile der Regelstrecke kompensieren kann. Regelstrecken mit globalen I-Verhalten können jedoch erfolgreich mit einem Fuzzy-Controller geregelt werden.


Jörn hat wohl für die Lage noch einen Proportional Faktor mit eingeführt, er beschreibt es als Vorsteuerung, Regelungstechnisch sollte es ja eine Störgrößen Aufschaltung sein.


https://blog.zerokol.com/2012/09/arduino…or-arduino.html

das wollte ich mir nochmal anschauen....

norbert-walter

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38

Donnerstag, 16. August 2018, 09:04

Hi,

im Video von Joern (siehe eine der letzten Antworten) beschreibt er die Einstellung der Reglerparameter und sagt auch, dass er sie speziell an die Windbedingungen anpasst. Er hat auch "Totbereiche" definiert in denen keine Regelung erfolgt. Er läßt dann gewissse Änderungen der Eingangsgrößen zu bevor die Regelung aktiv wird. Das soll das hibbelige Verhalten etwas entschärfen und Strom sparen. In die Ansteuerung des Aktuatuators hat er auch einige Energie gesteckt. Der Stellmotor wird nicht wie bei billigen PiPis nur an- oder ausgestellt sondern auch in seiner Intensität über eine PWM-Ansteuerung "smoothy" je nach Geschwindigkeit der Stellgröße angepasst. Damit läßt sich das nervige sägen des PiPi entschärfen und der Aktuator läuft sehr weich.

Die Frage ist am Ende auch, ob man als Segler wirklich Regelparameter im Betrieb einstellen möchte. Wer sich da nicht auskennt, kann die Regelung extrem "verschlimmbeessern". Bei PiPis sind einige Parameter auch einstellbar. Meistens macht man eine Einstellung und beläßt sis dann so, weil die Einstellungen sehr unkomfortabel sind. Nachteil ist dann, dass es nicht für alle Anwendugsfälle passt. Joern hat die Regelgrößen speziell an jedes Boot angepasst und hat sich bestimmte Parameter vorher vom Eigner geben lassen. Speziell Kenngrößen des Stellantriebes und Reaktionsgeschwindigkeit des Bootes bei bestimmten Kursänderungen und Geschwindigkeiten.

Das Thema ist spannend aber auch komplex.

Norbert

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »norbert-walter« (16. August 2018, 15:03)


39

Donnerstag, 16. August 2018, 10:03

Moin,
genau wegen der Parameter Einstellung habe ich ja die App gebastelt... damit lade ich zurzeit die parameter für den Regler relativ komfortabel in den Arduino. In der App, drei Bildschirmberührungen , ca. 2 Sekunden dann ist der neue Parametersatz aktiv.

https://scholar.google.de/scholar?hl=de&…lboat+PID+Fuzzy

Da kann man sich mal quer lesen und findet spannende Ansätze...

Über die Einbindung der Parameter, Rollen, Drehrate, Kursabweichung hin zu Stell Geschwindigkeit, Stell Zeit habe ich eben auch gegrübelt. Bin dann eben bei der Fuzzy logic gelandet... aber hab da auch noch keinen Fuß drin. Auf dem Trockenen scheint mein PD Regler aber erstmal zu Funktionieren :D.

Ich werde mich die Tage noch mal bei Jörn einlesen... grüße Malte

Achso, ich hab auch ein Totband und über das Timer Fenster kann man so zu sagen noch die Aktivitäts Intervalle beeinflussen. Problem bei Fuzzy wird sein das die Parametrierung dann eine recht komplexe Sache werden kann...
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norbert-walter

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40

Montag, 20. August 2018, 18:19

@the_muck:

So, meine Module sind jetzt auch gekommen. Dann kann ich jetzt auch loslegen. Bin mal gespannt wie sich das Teil macht.

Gibts bei Dir was Neues?

Norbert

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