Bootstrap Framework 3.3.6

Hola a todos,

Como proyecto de final de carrera he decidido montar un cuadróptero, pero diseñándolo todo yo mismo (etapa de potencia, control, estructura, etc.) el caso es que de electrónica tengo bastánte experiencia pero de aeromodelismo no mucha (para aprender es por lo que he cogido este proyecto).

Ya he empezado con la electrónica (la parte más fácil para mí), pero todavía tengo que elegir motores, hélices y estructura (con lo que me pierdo bastante). ¿Alguna recomendación para el par motor/hélice?

S2

Ranganok Schahzaman

PD: por si a alguien le interesa la electrónica:
- Control (no va a ser igual pero se le parecerá): http://blogs.webdearde.com/nsdprobe/fil ... MUv002.pdf
- Potencia: https://docs.google.com/viewer?a=v&pid= ... NhNjc5NjIx

Hola a todos,

La placa de potencia tiene un error en los mosfets P. En el siguiente esquema que suba ya está corregido.

S2

Ranganok Schahzaman

Siguiendo con el tema, quiero que el diseño sea Open Hardware así que iré publicando por aquí y en el blog los avances que vaya haciendo. Se que ya existen alternativas comerciales y abiertas (el openPilot, el KK o el multiWii por ejemplo), pero mi idea es que al final sea totalmente autónomo.

Por otra parte quiero hacer el sistema lo más general posible para que pueda aplicarse a todo tipo de drones (áereos, terrestre, acuaticos, submarinos o espaciales).

He partido el proyecto en varios trozos:
- Piloto --> controlador de posición (mi PFC) evita que el cuadróptero se vaya al traste, controlará los sensores y enviará las señales a los drivers para controlar la estabilidad del conjunto.
- Navegante --> Es el que toma las decisiones para que sea autónomo. Por falta de tiempo no voy a realizarlo dentro del PFC, pero iré avanzando en él cuando tenga la parte del piloto hecha.
- Maquinista --> Mi idea es desarrollar unos drivers para motores brushless (los famosos ESC) que se controlen por bus SPI que den una mayor velocidad de respuesta al sistema (los 20ms del PWM me parecen mucho en una situación crítica).
- Controlador --> Servicio de telemetría en tierra para la recepción de la telemetría y el control (indicaciones) del equipo.

Las sugerencias serán bienvenidas.

S2

Ranganok Schahzaman

Hola,
Para el tema de estructura, conexiones, configuraciones y páginas donde conseguir material, te aconsejo que mires el hilo de "como construir un quad por menos de 150€". Creo que te servirán las ideas de Antiguogrumete y sus vídeos.
Suerte con tu proyecto, me parece muy interesante. Te seguiré.

Gracias,

Si me he mirado el hilo, y he sacado muchas ideas de ahí. La estrucutra es una ST450 comprada en dealextreme:
http://www.dealextreme.com/p/st450-fold ... 364?item=2

Que viene con unas helices 1038 (10 pulgadas de diámetro y paso de 3,8 pulgadas?), por lo que me han recomendado estos motores:
- http://www.electronicarc.com/catalogo/p ... 25698bd3f5
- http://www.hobbyking.com/hobbyking/stor ... oduct=6247

Y un ESC de unos 25A:
- http://www.hobbyking.com/hobbyking/stor ... oller.html

S2

Ranganok Schahzaman

Siguiendo con el diseño:

Las entradas del control de posición que quiero poner son:
- IMU 10 Ejes (I2C/SPI):
- Giroscopio 3 ejes
- Acelerómetro 3 ejes
- Magnetómetro 3 ejes
- Barómetro/Altímetro

- GPS (RS232)
- RTC
- Hasta 8 x Sonar (I2C/SPI?)
- Centralita RF 9Ch (9 entradas de PWM)
- Telemetría (RS232 o SPI)

Salidas:
- Hasta 8 motores (PWM / SPI)
- 12 Salidas para LEDs (PWM)
- Salidas Digitales para interruptores, etc.
- Targeta MMC para logging

S2

Ranganok Schahzaman

He ido publicando algo de teoría en el blog, lo pongo aquí por si alguien está interesado:

- Presentación y Objetivos(I): http://skiras.blogspot.com.es/2012/07/4 ... 10dof.html
- Presentación y Objetivos(II): http://skiras.blogspot.com.es/2012/10/4 ... of-ii.html
- Fusión de sensores: Filtros complementarios (I): http://skiras.blogspot.com.es/2012/10/4 ... res-i.html
- Fusión de sensores: Filtros complementarios (II): http://skiras.blogspot.com.es/2012/10/4 ... es-ii.html

Iré subiendo más cosas al blog dentro de poco.

S2

Ranganok Schahzaman

Algunos conceptos más:

- 4copter: Conceptos (I) - Ejes giros y fuerzas: http://skiras.blogspot.com.es/2012/10/4 ... erzas.html

S2

Ranganok Schahzaman

Hola Ranganok

Primero felicidades por tu proyecto, ya nos irás contando tus avances y cuando lo tengas montado será digno de ver!.

Lo segundo, creo que eres la persona adecuada para la pregunta . Tengo la controladora HK KKver 2.1 con el Atmega168 y he estado revisando el código, pero es un poco farragoso. Sólo tiene giroscopios piezoeléctricos, entonces.. ¿Cómo sería la fórmula para el control PI que lleva?

Luego en tu blog hablas del control con giroscopios y acelerómetros. Esta bastante bien explicado, pero será que no entiendo bien como funcionan los acelerómetros, yo pensaba que medían la aceleración lineal¿? y que si quieres conseguir el ángulo has de sacarlo de giroscópio no?.
Lo que querria conseguir un vuelo estable, que el multicóptero se autoestabilizara y se mantuviese inmovil. Ya he visto que con sólo gyros es dificil y la placa HK KK2 me parece incorpora gyros y acelerometros y por lo que cuentan va bastante mejor.

Saludos.

La fórmula de un PI siempre es la misma

R = Kp * An + Ki * sum(Ai, i= 0..n)

Lo que cambia es cómo se calcula An (en este caso el ángulo). Un acelerómetro como bien dices mide aceleraciones (todas, no sólo las lineales), incluida la aceleración de la gravedad que al final es la que nos interesa.

En parado (o quieto en vuelo estable), sólo mediremos la aceleración de la gravedad en el eje Z, y los otros dos ejes = 0. Si el aparato se inclina, la medida de la gravedad en el eje Z descenderá y tendremos medida en los ejes X y/o Y (que tendremos que corregir).

Si obtenemos una medida de la gravedad en el eje X podemos ver que esa medida será proporcional a la gravedad y al ángulo, si el acelerómetro está calibrado (corregido el offset y escalado), entonces tendremos que:

medidaX = sin(x)

Pero para ángulos pequeños (menor de 30º) podemos considerar que sin(x) = x, por lo que el acelerómetro nos dará directamente el ángulo en los ejes X e Y.

Sin embargo, hay un problema... que el acelerómetro es sensible a los movimientos lineales y las vibraciones por lo que habrá que filtrar los datos de alta frecuencia para dejar sólo los que afecta a la gravedad (por eso el filtro paso-bajo).

El gyro, lo que mide son diferencias de ángulos, es decir velocidades angulares (diferencias en un periodo conocido), por lo que si queremos medir el ángulo tendremos que integrar la señal (sumatorio).

Si quieres calcular el ángulo con el gyro y el acelerómetro se hace como pone en la última imagen del post ( http://skiras.blogspot.com.es/2012/10/4 ... res-i.html )... Sin embargo existe una forma de hacerlo sólo con el gyro, que no la he explicado en el post para no hacerlo demasiado largo: simplemente se integra la señal del gyro para calcular el ángulo (sin aplicarle filtros de ningún tipo), de tal forma que el ángulo sería

An = A_{n-1} + Gyro * dt

Donde:
- An es el ángulo actual,
- A_{n-1} ángulo anterior,
- Gyro es la señal del giroscopio ya corregida (eliminado el offset y escalada).
- dt es el tiempo transcurrido entre medidas.

Lo malo del gyro es que tiene una deriva temporal, con lo cual tendrás que ir corrigiendo con los mandos esta deriva (movimiento de baja frecuencia).

Me ha quedado un poco largo el post, y no se si bien explicado (es difícil poner fórmulas matemáticas aquí), pero espero que se entienda la idea general.

S2

Ranganok Schahzaman

PD: He añadido una nueva entrada hoy sobre las diferentes alturas: http://skiras.blogspot.com.es/2012/11/4 ... ltura.html

Refloto el tema para poner el esquema de una de las PCB: el distribuidor de alimentación.

Características:
- 5x5cm
- BEC 5V 1A (limitado por el fusible, aunque el integrado puede dar 2A).
- Entrada de dos baterías trabajando conjuntamente.
- Salida a 4 motores
- Sensores de consumo de corriente en los motores.

Ahora que lo pienso debería poner el sensor de tensión en las baterías... no cabe el de celdas, pero sí el total.

Qué os parece?

S2

Ranganok Schahzaman

PD: si ha alguien le pica la curiosidad subo los esquemáticos.