fischertechnik community forum

juh hat geschrieben: ↑

27 Mai 2023, 22:33

Jetzt klappt's, auch bei Vimeo.

Das scheint ja schon sehr gut zu laufen! Mich wundert etwas, dass Du die ft-Grundplatte ohne Abdeckung verwendest. Klar fallen die Löcher beim großen Radius der Kugel nicht so ins Gewicht. Dennoch hätte ich gemeint, dass sie bei einer so sensiblen Steuerung einen zumindest kleinen Unterschied machen könnten?

vg
Jan

Hallo Jan,

ich habe mal die Grundplatte mit einem Mosuepad abgedeckt. Bei der großen Schaumstoffkugel gibt es keinen Unterschied. Die Holzkugel läuft auf dem Pad etwas ruhiger.

Florian

Mit den schwarzen ft-Getriebemotoren plus Magnet-Encodern als Servos geht es auch: Es sind also 2 PID-Regler im Einsatz: Einer für die Plattform-Kippung und die Servo-PIDs.

Um das Modell mehr auf Standard-Fischertechnik-Teile auszurichten, damit es leichter nachgebaut werden kann, habe ich die 3D-gedruckten Kugelgelenke durch, die bereits früher im Thread vorgeschlagenen, Kardan-Gelenke ersetzt. Als Servos kommen schwarze modifizierte Encoder-Motoren zum Einsatz. Diese Motoren liefern jetzt einen Quadratur-Signal. Damit lassen sie sich prima als schnelle Servos betreiben. Sie stehen in diesem Modell den Modellbau-Servos kaum nach.
Der Mod ist leider nicht Standard aber er lohnt sich. Denn beim Servo-Betrieb beobachte ich kaum Limit-Oszillationen. Anders als wie wenn ich Drehgeber nach dem Getriebe setze, wo ich langsamer regeln muss, um Oszillationen zu vermeiden.

Zur Ansteuerung kommt ein Arduino-Mega mit Motor-Shield zum Einsatz. Den Arduino-Mega hauptsächlich wegen der 4 Interrupt-Pins. Um die Ansteuerung zu "eichen" habe ich eine Handy-Wasserwagen-App verwendet:

Hallo Florian,

coole Idee mit der Handy-Wasserwaage.

Gruß
Dirk

Eine ziemlich gute und ausführliche Arbeit (86 Seiten) zum Thema Balancieren eines Balles auf einer Platte ist hier zu finden:
https://www.researchgate.net/publicatio ... nal_Report
Es werden verschiedene Plattform-Aktuator-Modelle und Controller besprochen.
Ferner werden die Bewegungsgleichungen für das zugrunde liegende mechanische Modell hergeleitet und das Lösungen berechnet sowie die Steuerung simuliert.

Eine verbesserte TXT-Encodermotor-Steuerung mit stabilerer Motor-Halterung: Hier sieht man den Aktuator von der Vorderseite. Das Gegengewicht reduziert das notwendige Motor-Drehmoment zum Bewegen der Plattform Bisher bin ich immer davon ausgegangen, dass man schnelle Motoren braucht. Aber das ist gar nicht der Fall.
Mir ist aufgefallen, dass man bessere Ergebnisse erzielt, wenn man die Motorspannung bei nur 6.5V belässt, PID-Parameter für den Motor auf eine gemächliche Ansteuerung setzt: Geringer P-Wert, PWM-Limit runter auf 150, I und D > 1. Diese Einstellungen reduzieren die Rüttelbewegungen deutlich. Und die Platform kommt bei Erreichen der Zielposition fast zum stehen. Bei langsamerer Ansteuerung kann man den Balancier-Tisch vielleicht auch mit den alten FT-Motoren samt Getriebe oder sogar Minimots plus externen Encoder (wie von Jan) regeln.

Meine Vermutung ist, dass durch die sachteren Bewegungen, die mit geringeren Beschleunigungen einher gehen, geringere Stöße auf die Plattform übertragen werden. Auf jeden Fall ist die TXT-Motor-Steuerung ruhiger als die Ansteuerung mit den schnellen Servos, wobei es da auch Programme gibt, die einen schellen Servo langsam fahren. Hab' ich aber noch nicht ausprobiert.

Ich will mal die Plattform-Winkel direkt messen. Evtl. kann man da auch drauf regeln.
Zuerst habe ich es mit den Accelerometern einer IMU (Intertial Measurement Unit) versucht. Aber die misst ja nicht nur g sondern auch die dynamischen Beschleunigungen. Die Signale sind daher sehr verrauscht und die Winkel passen oft nicht. Daher will ich mal die Winkel mit I2C-Magnet-Encodern (AS5600) direkt an der Plattform messen: (Metallachsen sind mit Papierstreifen in die Lochsteine geklemmt) Dummerweise gehen mir jetzt die Interrupt-Pins auf dem Arduino-Mega aus. D20 und D21, die ich für Encoder-Messung verwende sind ja gleichzeitig auch für I2C. Da muss ich mir noch etwas umarrangieren. Evtl. beide Encoder-Signale über ein Oder-Gatter auf einen Interrupt-Pin legen und die Encoder-Signale in der Interrupt-Service-Routine von normalen Digital-Pins einlesen. Schau mer mal.