U-Boot Steuerung über ArduMega 2.6

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E=mc2

Neuer Benutzer
#1
#1
Hallo die Herren (und Damen),
ich bin neu in diesem sehr interessanten Forum und möchte mich kurz vorstellen.
Ich beschäftige mich seit knapp 10 Jahren mit RC U-Booten - statisch tauchend - und möchte nun den ArduMega 2.6 zur Kursstabilisierung nutzen - über Wasser per GPS und Kompass - unter Wasser (= ohne GPS track) nur per 3-Achs Kompass und Akzelerometer. Setup Hardware und Software steht. Verwende aktuell Arduplane - da U-Boot wie Flieger in 3 Ebenen gesteuert werden. Frage in die Runde: hat jemand von Euch Erfahrungen mit der ArduMega 2.X beim Überwasser oder gar Unterwassereinsatz? Suche Unterstütung bei der Anpassung Arduplane (oder Ardurover???) auf die Bedürfnisse der Über- und (noch besser!) Unterwasserfahrt.

Grüsse,

E=mc2
 
V

Vollkorn

Erfahrener Benutzer
#2
#2
Beim Überwassereinsatz? Nein ich verkneife mir jetzt nen platten Witz ;-) Aber interessantes Thema.
Hast du dich schon mit den Funktionen der Ardupilot-Plattform(en) vertraut gemacht?
Und was meinst du mit du verwendest aktuell Arduplane? Hast du dir schon eine Adaption auf deine U-Boot-Steuerung überlegt?
Statisch tauchend heisst das Boot taucht auf eine feste Tiefe?
Auch wenn du von 3 Achsen ausgehst, mir würde intuitiv die ArduRover-Plattform eher zusagen.
Wenn du über GPS-Track fährst, kannst du im Zielgebiet zwar per Waypoint den Tauchvorgang auslösen.
Aber wenn das GPS-Signal abreisst, weiss der APM auch nicht mehr weiter. Also gäbe es auch keine
Kursstabilisierung. Klar mit etwas Phantasie kann man auch dem abhelfen - spontan fallen mir zwei Lösungen ein,
die aber beide nicht perfekt wären.
Auf jeden Fall wirst du hier im Forum genug "verrückte" finden, die dir sicher beim Brainstorming helfen.

Gruss
 
-Jonas-

-Jonas-

Neuer Benutzer
#5
#5
Moin,

das hört sich gut an und sollte mit arduplane kein Problem darstellen.
Ardurover geht nicht, da du keine "Höhen-Komponente" hast. Ich habe auch schon mit ardurover experimentiert.
Für "Überwasserboote", die Waypoints abfahren wollen, wäre ardurover geeignet aber Stabilisierung geht damit nicht!
Ich bin mit der rover v2.40 (beta oder zum Schluß nicht mehr beta:confused:) Firmware gefahren. Dort war ein fahren im "stabilize-Mode" nicht möglich. Es gab kein stabilize!!!
Mittlerweile gibt es ja die v2.43, vielleicht wurde stabilize nachgerüstet!?

Mit arduplane geht das aber auf jeden Fall! Arduplane geht auch im stabilize-Mode!
Wie du schon geschrieben hast, ähnelt die Steuerung eines U-Bootes sehr der eines Flugzeugs.
Stabilisierung (also nur Lage halten), beim normalen/manuelen Fahren, funktioniert auch ohne GPS.
GPS brauchst du nur um Wegpunkte abzufahren.

Unterstützung wirst du hier bekommen. Ich fliege selbst seit einem halben Jahr mit arduplane und habe schon einiges ausprobiert und angepasst. Desweiteren sind hier (mittlerweile) viele mit arduplane unterwegs!

Wenn du Probleme hast werden die hier gelöst!
Allerdings kann dir keiner einen fertigen Modellspeicher anbieten, da ein U-Boot schon sehr speziell ist und du viel/alles in Tests ausprobieren/anpassen musst.
Also leg mal los und wenn es nicht weitegeht sag was das Problem ist.

Bin gespannt und freue mich auf das Ergebniss :D

Grüße

Jonas

Edit: Nur mal so am Radne, weil es mich interessiert und ich keine Ahnung von RC-U-Booten habe :eek:
Wie genau wird da gesteuert? Bei vielen U-Booten sind ja hinten (wie beim Flugzeug) Höhen- und Seitenruder. werden diese Ruder gleich angesteuert? zB es sind ja 2 Höhenruder, eins links eins rechts neben dar Schraube. Gehen die Beide hoch und Beide runter oder kann man auch eins hoch eins runter steuern? Also mit Querruderfunktion, da müsste man mit Delta/Nuri Einstellungen arbeiten.

Wenn Höhen- und Seitenruder "normal/gleich" steuern, gibt es ja weiter vorne am Rumpf ein weiteres Ruder. Dient das Ruder auch nur zum auf- und abtauchen (weiteres Höhenruder) oder kann man es damit "in die Kurve legen" (Querruder)?

Wie fährt ein U-Boot eine Kurve? Legt es sich (wie ein Flugzeug) in die Kurve und wird dann mit Höhe rumgezogen oder fährt es (ähnlich wie ein Auto) aufrecht über Seitenruder durch die Kurve?

Sorry, darüber habe ich mir noch nie Gedanken gemacht aber für die Steuerung und Einstellerei wäre das schon wichtig zu wissen :D
 
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E=mc2

Neuer Benutzer
#6
#6
Hallo Jonas,
vielen Dank für den ausführlichen und ermutigenden post.

1. mein Ziel ist zunächst nur die Stabilisierung des Bootes unter und über Wasser um die Gierachse - es soll den aktuell anliegenden Kurs halten - visuell geht das nur im Pool - im Freilandteich (ohne Sicht aufs getauchte Boot) ergeben sich ohne Kurskorrektur kräftige Kursabweichungen - diese möchte ich über APM kompensieren - getauchtes Fahren nach Wegpunkten (ohne GPS Empfang...) ist nicht das Ziel
2. Nickachse (und Tauchtiefe, max. 1,70 m) werden bereits über einen Lage-und Tiefenregler gesteuert - der TX gibt die Tiefe vor - der Regler steuert das Boot auf diese Tiefe und hält es dort in der Horizontalen http://modelluboot.de/.
3. Steuerung um die Rollachse spielt bei U-Booten keine Rolle - könnte aber interessant sein

Punkt 1 müsste der APM unter ArduRover doch eigentlich leisten können sofern über den Kompass ein "heading hold" möglich ist - oder?

Generell: Das Boot taucht statisch mittels zweier Tauchtanks (Volumen 1000 ml) und wird mittels Trimmtank so eingestellt dass es im Wasser schwebt - bzw. sehr geringen Auftrieb hat (ca 10 g bei 15 kg Masse). Die Analogie ist daher eigentlich das Luftschiff und nicht das Flächenflugzeug. Lagestabilität unter Wasser ergibt sich in Ruhe aus der Lage des Masse- unterhalb des Formschwerpunkts und in Fahrt zusätzlich aus den Stabilisierungsflächen an Seiten und Tiefenruder - diese sind in der Regel in Kreuz- oder zunehmend häufiger in X-Konfiguration ausgeführt. Beim Kreuzruder (Seite vertikal - Höhe horizontal) werden beide Seitenruder (oberhalb und unterhalb der Längsachse) gleichsinnig angesteuert - gleiches gilt für die hinteren Tiefenruder - also keine gegenseitige Ansteuerung und kein Effekt auf die Rollachse. Vordere Tiefenruder steuern lediglich den pitch bei langsamer Fahrt - bei schneller Fahrt werden sie aufgrund der destabilisieren Wirkung meist eingefahren. Bei schneller Kurvenfahrt tritt eine Bewegung um die Rollachse auf - der Turm neigt sich bei mir nach "Innen" - im Extremfall kann es zur snap-roll kommen. Die Wirkung von Seiten- und Tiefenruder ändern sich bei Neigung natürlich beträchtlich - mein Boot taucht bei Kurvenfahrt (rechts und links) stets ab - wird über Mischer oder manuell kompensiert - ausserdem fährt das Boot nicht um die Ecke sondern es driftet a la W. Röhrl durch die Kurven - man muss also kräftig aufs Gas treten um Geschwindigkeit und damit Kurs und Tiefe zu halten - die veränderte Anströmung des Rumpfs verstärkt je nach Position des Turms (vorne / hinten) die Tendenz des Ab- oder Auftauchens.

Fazit: ich würde zunächst mal den Rover testen da Regelung um Nickachse vorhanden ist und Regelung um Rollachse nicht zwingend erforderlich ist - oder siehst Du da prinzipielle Probleme oder Denkfehler?

Grüsse

Theo

ps: bei Interesse kann ich mal ein paar JPEGS einstellen - weiss aber nicht wie und ob das funktioniert. TP
 
-Jonas-

-Jonas-

Neuer Benutzer
#7
#7
Moin,

danke für die ERklärung. So habe ich es mir auch vorgestellt aber hätte ja auch Seiten-Höhen-Querruder-Kombi sein können^^

Ardurover geht nicht, da du hier kein "stabilize" einstellen kannst!
Wenn du in "Manual" fährst lenkst nur du.
Im "Auto-Mod" stabilisiert das APM nichts, sondern fährt nur Wegpunkte ab.

Arduplane geht glaube ich auch nicht. Das wurde schonmal mit einem Boot versucht und da ging die Stabilisierung um die Hochachse nicht! Bei Arduplane erkennt er nur Bewegungen um die Längsachse und korrigiert diese mit Quer- und Seitenruder kombiniert. Ein Ausgleich der Hochachse nur mit Seitenruder gibt es nicht.

Das einzigste was geht ist die arducopter-heli Firmware. Wenn du die Nickachse schon stabilisiert hast und es nur um die Stabilisierung der Hochachse geht, kannst du dein Seitenruder als Heckservo ans APM anschließen und es sollte funtionieren.

Noch eine Frage, möchtest du überhaupt Wegpunkte abfahren oder geht es dir nur um die Stabilisierung?
Wenn Wegpunkt (sprich GPS) egal sind, kannst du auch einfach ein KK-Board nehmen. (Oder hast du das APM eh schon?)

Grüße

Jonas
 
E

E=mc2

Neuer Benutzer
#9
#9
Hallo Jonas,
sehe ich das (evtl. vereinfacht ?) richtig? ArduRover im Auto mode basiert auf zuvor definierten Wegpunkten und fährt diese per GPS (Lokalisation wp) und Kompass (Richtung zum nächsten wp) ab. Ohne Vorgabe eines oder mehrerer definierter wp geht also nichts. Richtig? Mir geht es nicht um ein Abfahren (oder Abtauchen) von Wegpunkten sondern primär um die Stabilisierung um die Hochachse. Wie steht es mit mode 4 ("hold") - ist der implementiert und "hält" die aktuelle Fahrtrichtung wie die Bezeichnung suggeriert?

@ Arduplane - genau das beobachte ich auch - APM stabilisiert primär die Rollachse - ein Effekt auf die Hochachse ist zumindest nicht sichtbar

@ ArduCopter - das klingt besser - hatte vor ähnliches mittels Gyro versucht - hat aber aufgrund des Sensordrifts nicht funktioniert

@ KK board - da das Ansteuern von Wegpunkten nicht dass primäre Ziel ist würde das wohl reichen - APM ist bereits vorhanden - und läuft - zudem gefällt mir der Datenlogger sowie die graphische Benutzeroberfläche...

Fazit: werde zunächst die Copter Variante testen und gebe Rückmeldung


Gruss


Theo
 
Wowbagger

Wowbagger

Erfahrener Benutzer
#11
#11
E=mc2 hat gesagt.:
@ Arduplane - genau das beobachte ich auch - APM stabilisiert primär die Rollachse - ein Effekt auf die Hochachse ist zumindest nicht sichtbar
Zum Vergrößern anklicken....
Ich benutze auch Arduplane.
In dem meisten Modi wird die Längsachse (Roll) und die Querachse (Nick) stabilisiert. Das ist bei einem Flächenmodell auch meist das sinnvollste. D.h. wenn ich z.B. FBWA nutze, dann hält der APM das Modell um diese beiden Achsen stabil, wodurch ungefähr(!) ein gerade Flug bezgl. Hochachse ebenfalls erreicht wird. Allerdings wird das Modell dabei je nach Wind seitlich abgetrieben oder leicht um die Hochachse gedreht. Bezgl. dieser beiden Abweichungen, um die es Dir ja wohl hauptsächlich geht, findet keine Korrektur statt. Nur die Hochachse (z.B. per Kompass) zu stabilisieren ist beim Flächenflieger nicht so wichtig, weil er durch die Stabilisierung der anderen beiden Achsen sowieso schon ziemlich gerade fliegt und die Abweichungen durch Windversatz viel größer sind.

Einziger Modus (ohne manuelle Vorgabe von Wegpunkten), bei dem so etwas ähnliches wie eine Stabilisierung um die Hochachse erfolgt, ist Cruise. Allerdings funktioniert das auch nur mit GPS und "Wegpunkten", da auch der seitliche Versatz durch Wind (das größere Problem) berücksichtigt wird. Im Cruise-Modus merkt sich das Modell automatisch einen Wegpunkt x Meter voraus und fliegt diesen an. Erreicht er den Punkt, merkt er sich automatisch wieder einen Wegpunkt x Meter voraus usw. Dadurch fliegt das Modell ungefähr einen geraden Kurs auch bei leichter Drehung um Hochachse und (wichtiger) seitlichen Versatz durch Wind.

D.h. einziger Modus, der Dir helfen würde in Arduplane ist wohl Cruise, aber ohne GPS funktioniert der nicht, wobei GPS-Empfang unter Wasser wohl schlecht aussieht.
 
S

sausarus

Unikatbastler
#12
#12
hm... nur mal so aus der luft gegriffen, wäre es nicht sinnvoll, den apm im tri-copter mode laufen zu lassen? bei dem ist ja das servo direkt für die drehung um die z-achse verantwortlich!?

grüße, jörg
 
-Jonas-

-Jonas-

Neuer Benutzer
#13
#13
Moin,

@Schmiernippel Ja so ein Teil würde wahrscheinlich auch gehen. Damit habe ich aber keine Erfahrung. Mit KK-Board meinte ich nicht umbedingt das KK2 sondern eher die 1.X Boards. Dieses hier habe ich selbst und auch schon getestet. Hier findest du zb auch eine Aeroplane Firmeware.

@E=mc²
Das hast du richtig verstanden. Das APM übernimmt nur beim abfahren der Waypoints die Steuerung. Ansonsten fährst nur du und wenn dein Auto einen zB Linksdrall hat, interessiert es das APM beim fahren nicht.
Bei "Hold" stehe ich gerade auf dem Schlauch. Beim Flieger/Copter ist hold eher auf Position "halten" bezogen.
Beim Rover weiß ich jetzt gernicht



@Black-Jack Das hatte ich mir auch schon überlegt aber ich kam zu dem Ergebniss, dass es wohl nicht geht.
Die Elektronik in einem U-Boot ist doch immer in einem Wasser-/Luftdichten Behältnis verstaut und da wird der Baro keine Druckveränderung feststellen. Man bräuchte einen externen Baro oder so etwas:confused:

@sausarus Ja das geht auch. Als ich es mit meinem KK-Board getestet hatte, hatte ich die TriCopter geflasht.


Nochaml @E=mc²
Wenn du das APM schon hast, dann kannst du damit ruhig experimentieren. Wie gesagt arducopter und da entweder "Heli" oder "Tri", beides steuert einen Servo am Heck.
Beim Heli hast du vielleicht noch den Vorteil, das du Nick und Roll auch noch steuern könnstest (wenn nötig).
Wenn man eine 90° Taumelscheibe einstellt, sollte ein Servo Nick und einer Roll sein!?
Beim APM kann man halt noch eine Vielzahl an Sensoren und so weiter anschließen, wenn man diese halt braucht/möchte.

Teste einfach mal und berichte.

Grüße

Jonas
 
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T

The-BlackJack

Einer der Ersten
#14
#14
würde ich einfach mal testen. der zunehmende wasserdruck sollte sich auch auf das behältniss auswirken und da eventuelll auch für eine druckveränderung sorgen... die dinger sind ja enorm empfindlich haben ja ne ausflösung von 10cm...da wasserdruck natürlich viel schneller ansteigt könnte die druckveränderung reichen....
 
E

E=mc2

Neuer Benutzer
#15
#15
@ Jonas & Black-Jack - Differentialdruckmessung ist schon an Bord - gemessen wird a) die Tauchtiefe (bei 170 cm Wassersäule wird Tauchtank gelenzt - Differenz Druck im Druckkörper veersus Aussendruck) und b) nochmal Tauchtiefe für den Lage- und Tiefenregler - Messung erfolgt durch druckdichte Aussenbordanschlüsse

@ Jonas - die Option Sensoren anZUschliessen und die Daten live (Telemetrie könnte auch getaucht bei 433 MHz funktionieren) bzw. nach der Fahrt via USB auszulesen ist natürlich schick - man muss aufpassen dass der Spieltrieb nicht aus dem Ruder läuft

Werde experimentieren und Euch wissen lassen wie's läuft (Rover vs Copter etc.)

Grüsse

Theo
 
E

E=mc2

Neuer Benutzer
#16
#16
noch was total triviales - man traut sich ja kaum zu fragen.... habe den MP für ArduPlane dirkt und ohne zwischenspeichern installiert (den gibts nämlich als MSI Datei) - Frage (schäm): den MP für den Rover und Copter finde ich nur als Download - muss also quasi separat installiert werden - also zunächst entzippen > auf CD brennen und dann über CD installieren? die setup.exe hat eine file extension die von Windows 7 nicht erkannt wird - setup aus dem dekomprimierten Verzeichnis hat daher nicht funktioniert - wie habt Ihr diese MP's installiert?

Theo
 
S

sausarus

Unikatbastler
#17
#17
hm... das weiß ich leider nicht aber setz doch mal ein foto von dem schmuckstück rein, oder nen link!? ich würd es gern mal sehen wollen!? ;)
 
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E=mc2

Neuer Benutzer
#18
#18
@ all - besten Dank rundum für Interesse und Tips - nettes Forum!

@ all - ArduCopter installiert - es gibt nur 1 Version des MP - und dort kann die gewünschte firmware geladen und installiert werden - arghh

@ sausarus - Bildchen folgen - Idee mit dem Tricopter ist die nächste zu testende Variante falls Heli Probleme macht - habe allerdings noch Null-Ahnung von der Multicopter Technik

@ wowbagger - sehe ich auch so - U-Boot = Luftschiff - habe jetzt mal die Helicopter firmware installiert - cruise macht wenig Sinn da kein fortlaufender GPS Empfang besteht

Ciao

Theo
 
-Jonas-

-Jonas-

Neuer Benutzer
#19
#19
Moin,

auf Bilder bin ich auch gespannt :D

U-Boot = Luftschiff = geht nicht (Plane-Firmeware)
Das Problem ist, dass ein U-Boot/Luftschiff, ohne kippen der Rollachse, eine Kurve fliegt. Das APM regelt aber über Veränderungen an/in/um die Rollachse und steuert dann Quer- und Seitenruder gemischt.
"Cruise" bringt dir ja eigentlich nichts, weil du beim tauchen stabilisieren möchtest und genau dann hast du kein GPS (= kein Cruise).

Mit Heli oder Tri kommst du aber dorthin wo du hin möchtest^^
Das Einstellen ist halb so wild. Du musst nicht verstehen wie ein Copter funktioniert, es gilt ein (Ruder-) Kanal und noch 2 Modi ("Stabi" und "Manual") einzustellen.
Bei Heli ist Ruder auf Kanal 4 (in- und output), Kanal 5 ist für die Modi.
Bei Tri funktioniert das Ruderservo an Kanal 7 (output), Kanal 4 (input) und die Modi werden über Kanal 5 geschaltet.

Das mit dem APM ist ein wenig wie "Perlen vor die Säue":D
Wenn du die ganzen Funktionen und Möglichkeiten des APMs nicht nutzen willst, würde ich mir etwas günstigeres einbauen und für das APM ein neues/geeigneteres Projekt suchen.

Such doch mal unter "Suche" nach einem KK-Board (muss kein KK2.0 sein). Da haben bestimmt noch einige eins rumliegen.
Oder auch nach anderen Stabisystemen zB Orange RX3S.

Grüße

Jonas
 
E

E=mc2

Neuer Benutzer
#20
#20
Hi Jonas - Heli funktioniert - das Seitenruder reagiert jetzt auf Ruder und auf Drehung um die Hochachse - Erfolg! - Feinheiten muss ich noch einstellen - Du hast schon Recht - ist schon ein bissl Verschwendung nur 5% dessen zu nutzen was das board bietet - eventuell lege ich mir ja doch noch was "Fliegendes" zu - vielen Dank für die links zu günstigere Alternativen (auch an schmiernippel!) - der Winter ist ja noch lang - Zeit zum Spielen. Bilder folgen.

Und Dank an ale die bislang zu diesem Project gepostet haben.

Grüsse

Theo
 
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