1/28「ホバリング・ヘリで学ぶ ”各種センサの使い方”RX62Tワークショップ」東京会場のまとめ

kinneko @kinneko

ブロック図。センサボードと赤外線はRIICに。超音波は12bitAD。超音波は壁など用に増やす予定。バッテリは抵抗分圧経由で12bitADで電圧監視。モータドライバはGPTで波形生成してモーター制御。ZigBeeとGPSはUART

kinneko @kinneko

モニタソフト。機体の情報を表示。動作開始・着陸・停止。目標値の設定。ホバリングの出力を設定。GPSの経路選択(将来拡張)。寸法は外形600x600mm, 75x60mmボード。プロペラは８インチ。

今村博宣 @himamura

プロペラは8インチの物を使用。10インチまで必要なかった。浮力的には8インチで十分だっ

kinneko @kinneko

動作原理。一般的なヘリとの違い。高さ制御、ヨー制御、ピッチ制御、ロール制御。

kinneko @kinneko

浮上、下降、ホバリングは揚力で決まる。普通のヘリでは、回転数では調整せず、羽のねじれの角度を変えて揚力を変化させている。ホバリングヘリでは４つのローターの揚力。

kinneko @kinneko

ヨー。普通のヘリでは、モーメントを相殺するのにテイルローターを使う。テイルローター自身はモーメントは羽の角度で相殺。タンデムローターは逆回転で。自立ホバリングヘリでは直交する２つのペアでモーメントを打ち消す。

kinneko @kinneko

ロール。ヘリではメインローターの回転面を傾ける。サイクリックコントロールスティック。羽のねじれ角度を周期的に変化させて制御。ホバヘリでは左右のプロペラの回転数を変化させて制御。ピッチも前後の制御で同じ。

kinneko @kinneko

なぜ４ローターヘリを採用したか。回転面を傾ける機構が複雑になる。アクチュエーターが増える。可動部の減少による機構の単純化ができる。プロペラのガードが小さくできる。加工が簡単。

kinneko @kinneko

姿勢制御。地面と水平になる状態を保つ必要がある。各モーターの出力の決定。高さ、ヨー、ロール、ピッチなどの制御。

kinneko @kinneko

各モーターの出力の決定。各制御項目とパラメーター。計算式。v1-4,v1-4ofs,a1-9。センサの値によりa1-a8を計算する必要がある。単純加減算。

kinneko @kinneko

高さ制御。各項目に対し、比例制御のみしかおこなっていない。ブロック図。リミッタをかけてあるのは、高さ制御だけで100%にならないように。モーターの余力がなくなってしまう。微分制御や積分制御は入れていないが、残留偏差や応答性を上げるのが課題。

今村博宣 @himamura

モーターへの最終段のまえに各パラメーターでのリミッターを入れてある。そうしないと特定のパラメーターでモータの出力が100%になると他のパラメーターでの制御ができなくなるから

kinneko @kinneko

高さ制御の模式図。制御プログラム。リミッタは20固定。

今村博宣 @himamura

ここだけの話、ARMで作りたいですｗ もちろんmbedでｗ RT @robo8080: おぉ、おもしろそう！ RT @himamura: 「ホバリング ヘリで学ぶ各種センサの使い方　RX62T ワークショップ」に来ている。隣は @kinneko さんw

kinneko @kinneko

ヨー制御。高さとブロック図は同じ。模式図。プログラム。ロール制御もピッチ制御も同じ。

kinneko @kinneko

出力の補正。システムの簡略化のためにモータ出力のフィードバックしてない。ラジコンの部品なのでフィードバック取れない。バッテリ下がると、モータ出力も下がる。出力の補正が必要。

今村博宣 @himamura

ラジコン用のモーターアンプを使ってるので、モーター出力のフィードバックは行なっていない。補正で行なっている。

kinneko @kinneko

はかりの上に乗せて、機体の重さをはかる。モーターをまわして、測りの値が減少する。出力が100%を越えることもある。超えたら100%におさえる。モータドライバが異常信号でモータを止めてしまう。墜落する。

今村博宣 @himamura

補正後の出力が0%より少なかったり100%を超えていないかを確認する必要がある。

kinneko @kinneko

ドライ伊庭への指示値の決定。どのような波形になるか。プログラム。GPT制御して波形を生成。

kinneko @kinneko

位置制御。姿勢制御だけでは、外乱や重量バランスによる傾きで定点に留まれない。位置制御は姿勢制御の上位に位置し、位置のズレによる傾きを制御。定点にとどまる。

kinneko @kinneko

X軸がずれると、左右に機体を傾けて戻る。Y軸ずれると前後に傾け。X軸制御のブロック図。目標のロール角に設定。測定した高さはカメラの焦点距離で位置がずれるから追加。模式図。

kinneko @kinneko

Y軸もXと同じ。これで、定点でのホバリングができるようになる。(うーん、単純すぎかな。)

kinneko @kinneko

センサの説明。ジャイロ、加速度、超音波、赤外線、地磁気、気圧。

今村博宣 @himamura

ジャイロセンサは3軸で入手性のよかったSTのL3G4200Dを採用した。