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| V0.70d Ausgangsversion. |
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| G.Stobrawa 02.08.2008: |
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| - Code stärker modularisiert und restrukturiert |
| - viele Kommentare zur Erklärug eingefügt |
| - konsequent englische Variablennamen |
| - PPM24 Support für bis zu 12 RC-Kanäle. |
| - Support für Kompass CMPS01, MK3MAG oder MM3 |
| - 2. Uart wird nun unterstützt (MCU = atmega644p im Makefile) |
| - Auswertung des UBX-Protocols an 1. oder 2. Uart |
| - einige kleinere Bugfixes |
| - GPS-Hold-Funktion hinzugefügt |
| - GPS-Home-Funktion hinzugefügt (wird beim kalibrieren gelernt) |
| - Zusätzliche Punkte im Menü des KopterTool zur Anzeige des GPS-Status und der MM3-Kalibierparameter |
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| - Hardware Configuration: |
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| - Die PWM des MK3MAG/CMPS03 wird wie bisher standard über den Port PC4 (Pin5 an SV1 der FC) eingelesen. |
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| - Der MM3 wird wie folgt verbunden. |
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| FC 1.0/1.1/1.2 Level Shifter MM3 |
| SCK (Pin1 SV5) ---> SCK (Pin1) |
| MISO (Pin3 SV5) <--- MISO (Pin2) |
| MOSI (Pin5 SV5) ---> MOSI (Pin3) |
| GND (Pin6 SV5) ---> GND (Pin7 / Pin14) |
| PC4 (Pin5 SV1) ---> SS (Pin4) |
| PC5 (Pin6 SV1) ---> RESET (Pin6) |
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| Zusätzlich benötigt der MM3 noch eine 3V oder 3V3 Versorgung an VDD (Pin12). |
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| - Für das UBLOX-Modul muss noch GPS-GND mit FC-GND (Pin7 SV1) und |
| die GPS-TXD Leitung mit FC-RXD (Pin1 SV1) verbunden werden, |
| wenn man die FC 1.0 mit dem Atmega644 verwendet. |
| Für die FC 1.1/1.2 mit Atmega644p-Bestückung benötigt man FC-RXD1 (Pin3 SV1). |
| Zusätzlich benötigt das UBLOX-Modul noch eine 5V-Versorgung die ggf. von |
| der FC (an Pin2 SV1) abgegriffen werden kann. |
| Wenn die FC gültige Messages vom GPS empfängt, blinkt die rote LED mit 4 Hz. |
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| - Konfiguration des MK |
| - Die Firmware 0.70d benötigt mindestens das Mikrokpter Tool 1.53 |
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| - Es sollte ein Haken bei GPS und Kompass gesetzt sein. Wenn nur GPS aktiviert ist, wird intern immer auch der |
| Kompass aktiviert, da er für den GPS-Regler unbedingt notwendig ist. |
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| - Unter Sonstiges: Kompass-Wirkung etwa auf ca. 127. |
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| - User Parameters: (nur notwendig wenn man den MM3 verwendet) |
| Parameter 3 --> Calibration factor for transforming Gyro Integrals to angular degrees (~170) |
| Parameter 4 --> Angle between the MM3 Board (Arrow) and the MK head (typical ~180) |
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| - NaviCtrl Paramter: (werden benutzt um die GPS-Regelung zu parametrisieren) |
| - GPS Mode Control: |
| Setzt man normalerweise auf ein Poti um wärend des Fluges die GPS Funktion schalten zu können. |
| < 50 : --> aid mode (aktuelle Position wird gehalten, wenn keine Nick/Roll-Sticks in Mittenstellung) |
| 50 ..180 : --> free mode (GPS-Regelung inaktiv) |
| > 180 : --> home mode (MK fliegt zur Home-Position, wenn diese nicht abgespeichert wurde -> aid mode) |
| Ein Wechsel des Modes wird durch einen kurzen Piep quitiert. |
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| - GPS Gain: |
| Das ist der Verstärkungsfaktor mit dem die GPS-Regelung in die Steuerung eingreift. |
| Der typischer Wert ist 100. Man sollte diesen Wert anpassen, wenn nach einer einmal optimierten |
| Kombination aus P,I,D aufgrund eines veränderten Fluggewichts oder Motorleistung das Regelverhalten |
| zu stark (Wert verringern) oder zu schwach (Wert erhöhen) ausfällt. |
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| - GPS Stick Threshold: |
| Dieser Wert legt fest, ab welchem Nick/Roll-Stickausschlag ein manueller Eingriff des Piloten erkannt wird, |
| und daher die GPS-Regelung abgeschatet wird. (Typicher Wert 10) Man sollte den Wert nicht zu kein wähen, |
| da man durch Trimmung an der Funke meist einige Counts in Mittelstellug des Nick/Roll-Sticks vorliegen. |
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| - Min. Sat.: |
| Dies ist die Mindestanzahl der Sateliten, die bei einem 3D-Satfix empfangen werden müssen, |
| damit die GPS-Regelung aktiv wird. Für einen 3-D Satfix sind mindestens 4 Sats notwendig. Ein typischer Wert |
| von 6 garantiert ausreichende GPS-Signalstabilität. |
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| - GPS-P: ca. 90 |
| - GPS-I: ca. 5 |
| - GPS-D: ca 90 |
| - GPS Acc: unused |
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| Der P-Parameter legt die Stärke der Regelung auf eine Positionsabweichung fest, d.h. unser virtueller |
| Hilfspilot steuert stärker zur Zielrichtung wenn dieser Faktor wächst. Man kann sich das wie bei einem Pendel vorstellen. |
| Je weiter es ausgelenkt ist (je weiter der MK von der Zielposition entfernt ist) desto stärker ist die rückstellende Kraft. |
| Das führt nun gerade dazu das das Pendel in Richtung der Nulllage beschleunigt wird. Ist die Nulllage erreicht, wirkt in |
| diesem Moment auch keine Rückstellkraft. Jedoch hat das Pendel dort noch eine Geschwindigkeit, die dazu führt dass es |
| über die Nulllage hinweg ausschlägt (der MK schießt über das Ziel hinaus). Ohne jede "Reibung" oder Dämpfung würde |
| das Spielchen immer so weiter gehen. Ja es kann sich sogar aufschaukeln. Je höher dabei der P-Parameter dest stärker |
| schiebt man das Pendel an. |
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| Deshalb gibt es den D-Parameter, der dafür sorgt, dass proportional gegen jede Geschwindigkeit über Grund gegensteuert wird. |
| Das ist der Reibungsfaktor im Regelsystem. Daher wirkt es im Vergleich mit dem Pendel wie eine Schwergängigkeit |
| durch Reibung im System. Ist die Reibung sehr groß, so würde ein ausgelenktes Pendel sehr langsam in die Nullage kriechen |
| und dort stehenbleiben. Ist die Reibung klein schwingt das System noch eine ganze Weile nach. |
| Nun gibt es aber genau ein Verhältnis von Rückstellkraft (P) und Reibung (D) bei der ein ausgelenktes Pendel zügig |
| in die Nullage schwingt und dort stehenbleibt (nennt sich aperiodischer Genzfall). Dieses Setting gilt es zu finden. |
| Das hängt nun aber von der Reaktion des MK auf die virtuellen GPS-Pilotenstickbewegungen ab. Diese unterligen nicht |
| den P und D Werten der RC-Sticksettings, wohl aber den Gyrosettings. |
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| Obendrauf kommt noch die Tatsache, dass die GPS-Position und Geschwindigkeit über Gund auch bei einem unbewegten Kopter |
| aufgrund der atmosphärischen Störungen und der Empfangsqualität schwanken. Übertragen auf das Bild mit dem Pendel bedeutet |
| dies, dass der Punkt schwankt, an dem das Pendel aufgehängt ist. Das führt unweigerlich zum aufschaukeln, |
| falls die Reibung (D) nicht ausreichend groß ist. |
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| Ich hoffe diese Anschauung verhilft nun einigen hier die Parameter der GPS-Regelung besser zu verstehen |
| und aus der Beobachtung des Flugverhaltens des MK auf die notwendige Parameteränderung zu schließen. |
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| - Zusätzliche akustische Signale: |
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| Signale die eine Fehlfunktion anzeigen: |
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| Dauerton: Eine GPS-Funktion ist aktiviert und es werden keine oder |
| unvollständige GPS-Daten via UART empfangen. |
| Hier ist zu berücksichtigen, dass die folgenden UBX Messages am UBLOX |
| aktiviert wurden: NAV-POSLLH, NAV-SOL, NAV-VELNED. |
| Fehlt eine dieser Messages wird breits der Dauerton gesetzt. |
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| 2Hz Piepen: Ist eine der GPS-Modi Aid oder Home aktiviert, zeigt dass den Empfang valider UBX-Daten, |
| wenn noch kein 3D-Satfix vorliegt. Liegt ein 3D-SatFix vor und werden ausreichend Satelliten |
| enpfangen, so verstummt der Pieper. |
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| 5Hz Piepen: Ist der Comming Home Mode aktiv (GPS Mode Control>180) und wurde keine Home-Position |
| gespeichert, so ertönt ein 5Hz-Piepen. |
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| 10Hz Piepen: Die Kommunikation zum Kompassmodul ist gestört. (Funktioniert bei beiden Kompassmodulen) |
| Der CompassValue in den Debugs vom Koptertool zeigt dann -1 an. |
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| Signale die eine Aktion bestätigen. |
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| 1s Piepen: Ertönt nach dem Kalibrieren wenn die Home-Position erfolgreich gespeichert wurde. |
| kurzer Piep: Ertönt bei einem Wechsel des GPS Control Modes. |
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| - Inbetriebnahme: |
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| Nach dem Flashen der FC auf die Verison 0.70d sollte man zur Sicherheit den EEProm reseten und die Kalibrierung |
| für den MK3MAG/MM3 wiederholen, da diese Daten an einer anderen Position im EEProm der FC abgelegt |
| und wieder gelesen werden. |
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| Das Vorgehen erfolgt beim MM3 und MK3MAG exakt gleich wie hier beschrieben. |
| http://www.mikrokopter.de/ucwiki/MK3Mag?highlight=%28mk3mag%29 |
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| - Nachdem dieser Wert über die Settings des Koptertools im MK abgepeichert ist, sollte sich der CompassValue bei |
| Verkippungen nur unwesentlich verändern. |
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| - Preflight GPS Test: |
| Ist der Kopter eingeschaltet, so kann man den GPS-Empfang überprüfen, in dem man GPS Mode Control < 50 setzt. |
| Erhält man ein Dauerpiepen besteht keine Kommunikation zum GPS oder eine der benötigten UBX-Messseages fehlt. |
| Blinkt die rote LED der FC, so werden grundsätzlich valide Daten vom GPS empfangen. Abhilfe schafft dann die |
| Einstellung des GPS-Moduls via USB und u-Center sodass die UBX Messages NAV-POSLLH, NAV-SOL, NAV-VELNED |
| mit 57600 baud auf zum Target 1 (RS232) gesendet werden. Es empfiehlt sich alle anderen Sendungen inkl. NMEA |
| abzuschalten, da diese sonst durch den UBX-Parser auf der FC laufen und sinnlose Rechenzeit beanspruchen. |
| Am einfachsten geht das mit dem Konfigurationsfile "Conrad LEA-5H Config.txt". Dazu verbindet man das |
| UBLOX-Modul via USB mit dem PC und started das u-Center. Dan wählt man im Menü: |
| "Tools->GPS Configuration" dieses File aus und klickt auf den Button "File >> GPS". |
| Hat man diese Hürde genommen (Dauerpiepsen ist Weg), wird wahrscheinlich ein 5Hz piepen zu hören sein. |
| Dieses zeigt den korrekten Empfang aller UBX-Messages an. Je mehr Satelitten empfangen werden, desto länger werden |
| die Pausen zwischen den Pieps, bis sie schleißlich ganz verschwinden, was einen 3D-Satfix signalisiert. |
| Die GPS-Funktionen können ggf. nun wieder abgeschaltet werden (50<GPS Mode Control<180). |
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| - Aid Mode (Position Hold): |
| Ist 50 < GPS Mode Control < 180 so ist die dynamische Position Hold Funktion aktiv. |
| Solange sich der Nick- & Roll-Stick in Zentralposiotion befinden (genauer Auschlag < GPS Stick Threshold) |
| wird die laterale (XY)-Position durch die GPS-Regelung kontrolliert. Dabei wird versucht die Abweichung |
| der aktuellen GPS-Position von der zum Zeitpunkt der letzen Nick/Roll-Stickbewegung gespeicherten Position zu minimieren. (Siehe dazu auch Gain-, D- & P-Parameter des GPS-Reglers). |
| Dadurch kann man den MK manuell zu einer bestimmten Position steuern und behält diese dann bei. |
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| Es kann vorkommen, das bei extremer Timmerstellung an Nick und Roll der Funke der |
| Stick Threshold bereits überschritten wird. In diesem Fall wird das Position Hold |
| leider nicht aktiviert. Durch die automatische Abschaltung des GPS-Reglers für den Fall einer manuellen |
| Bedienung kann man jederzeit in das Flugverhalten eingreifen. |
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| - Home Mode (Comming Home): |
| Man kann die Home Position setzen, indem man bei ausgeschateten Motoren den Gas/Gier-Stick nach oben rechts oder |
| links drückt. (Also während des Kalibrierens) Es kann sein, das zu diesem zeitpunkt noch kein SatFix vorliegt. |
| In diesem Fall wird die Home-Position nicht gespeichert. Aktiviert man dann später während des Fluges den Home Mode (GPS Mode Control > 180) wird dieser Zustand mit einem 5Hz Piepen angezeigt. Der Kopter versucht dann |
| wenigstens ein AID Mode. |
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| Das Comming Home ist analog dem Position Hold, |
| Jedoch ist das Regelziel nicht die zuletzt gespeichwerte GPS-Position sondern die gespeicherte Home Position. |
| Eine manualle Bedienung von Nick/Roll-Stick unterbricht auch hier sofort den GPS-Regler und die Steuerung erfolgt |
| manuell. |
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