क्या मुझे वास्तव में हवाई जहाज की उड़ान स्थिरीकरण प्रणाली के लिए जाइरो की आवश्यकता है?


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मैं एक बुनियादी हवाई जहाज उड़ान स्थिरीकरण प्रणाली पर काम कर रहा हूं, एक पूर्ण ऑटोपायलट प्रणाली के अग्रदूत के रूप में। मैं 6DOF IMU बनाने के लिए साल्व्ड Wii मोशन प्लस और नुन्चुक का उपयोग कर रहा हूँ। पहला लक्ष्य पंखों के स्तर को बनाए रखना है, फिर उपयोगकर्ताओं के कमांड में मिलाएं। क्या मैं यह कहने में सही हूं कि इसके लिए पिच और रोल का पता लगाने के लिए सिर्फ 3 (2?) की एक्सिस एक्सीलेरोमीटर की जरूरत नहीं होगी, फिर क्षतिपूर्ति के लिए एलेरॉन और एलेवेटर को समायोजित करें?

दूसरे, अगर हम अपने डिजाइन लक्ष्य को "पंखों के स्तर को बनाए रखते हुए" से "एक सीधी रेखा में उड़ने" तक बढ़ाते हैं (जाहिर है दो अलग-अलग चीजें, दी गई हवा और अशांति), क्या गेरो आवश्यक हो जाता है, यह बिना पूर्ण मार्गदर्शन के पूरा किया जा सकता है? ?

मैंने उस से रोल, पिच और यॉ पाने के लिए जाइरो मानों को एकीकृत करने की कोशिश की है, हालांकि (जैसा कि इस प्रश्न से स्पष्ट है), मैं उस विषय पर अपने ज्ञान के स्तर पर हूं जहां मैं अपने कोड में सरल गणित पसंद करूंगा। । किसी भी मदद के लिए धन्यवाद!


क्या आप एक्सेलेरोमीटर का उपयोग गुरुत्वाकर्षण के सापेक्ष अभिविन्यास को मापने के लिए या वेग प्राप्त करने के लिए एकीकृत करके करते हैं?
जो बेकर

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@ जोबेकर गुरुत्व के सापेक्ष अभिविन्यास। संक्षेप में, विमान को जमीन के स्तर पर उड़ान भरना चाहिए, और हवा के कारण होने वाले परिवर्तनों के लिए प्रतिरोधी होना चाहिए।
क्रिस

जवाबों:


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क्या मैं यह कहने में सही हूं कि इसके लिए पिच और रोल का पता लगाने के लिए सिर्फ 3 (2?) की एक्सिस एक्सीलेरोमीटर की जरूरत नहीं होगी, फिर क्षतिपूर्ति के लिए एलेरॉन और एलेवेटर को समायोजित करें?

नहीं। विपरीत सच है। एक्सेलेरोमीटर एक मंच पर घुमावों का पता लगाने के लिए लगभग बेकार होगा जो अज्ञात त्वरण का सामना कर रहा है। आपका विमान दो बल वैक्टर के अधीन होगा: गुरुत्वाकर्षण और लिफ्ट + ड्रैग। प्लेन की पिच के फंक्शन के रूप में लिफ्ट + ड्रैग बेहद अलग-अलग होंगे।

लेकिन यहां एक और सामान्य तरीका है जिसे आप जान सकते हैं कि यह असंभव है, और आप इस विधि का उपयोग केवल IMU के अलावा कई अन्य मामलों में कर सकते हैं। एक सेंसर, या सेंसर का सेट आपको एन मान देता है। आप एन आयाम से अधिक के साथ एक अंतरिक्ष में इसकी व्याख्या नहीं कर सकते।

एक तुच्छ उदाहरण: आप चाहते हैं कि एक सेंसर किसी कमरे की स्थिति को मापे। क्या एक भी अल्ट्रासोनिक रेंज फाइंडर पर्याप्त होगा? नहीं। एक कमरे में एक स्थिति के लिए दो मूल्यों की आवश्यकता होती है, (एक्स, वाई) निर्देशांक। लेकिन एक अल्ट्रासोनिक सेंसर आपको केवल एक मूल्य, एक लंबाई देता है। आपकी समस्या के समाधान के लिए इस सेंसर को स्थापित करने का कोई तरीका नहीं है। लेकिन अगर आपके पास दो सेंसर थे, तो यह संभव हो सकता है।

अब आइए हवाई जहाज को देखें। एक गैर-त्वरित विमान केवल एक बल के अधीन है, गुरुत्वाकर्षण। विमान के सापेक्ष गुरुत्वाकर्षण की दिशा एक 3 डी वेक्टर है, लेकिन सौभाग्य से (यदि आप पृथ्वी पर हैं) तो आप इसकी परिमाण जानते हैं। यह 1 मूल्य है, 2 अज्ञात छोड़ रहा है, तो आप सैद्धांतिक रूप से उन 2 अज्ञात को बनाने और गुरुत्वाकर्षण के वेक्टर की गणना करने के लिए 2-अक्ष त्वरक के साथ दूर हो सकते हैं।


उड़ान में एक विमान के बारे में क्या। ग्रेविटी और लिफ्ट + ड्रैग दोनों 3 डी वैक्टर हैं, जो आपको 6 नंबर देते हैं। ठीक है आप गुरुत्वाकर्षण के परिमाण को जानते हैं, इसलिए 5 संख्याएँ। आपको किसी प्रकार के सेंसर की आवश्यकता होगी जो आपको कम से कम 5 मान दे। इसलिए 3-एक्सिस एक्सेलेरोमीटर पर्याप्त नहीं हो सकता है।

जबकि न तो 3-अक्ष वाली गायरो और न ही 3-एक्सिस एक्सीलेरोमीटर अपने दम पर पर्याप्त होंगे, जाइरो बहुत अधिक उपयोगी होगा। ऐसा इसलिए है क्योंकि यह सीधे घुमावों को माप रहा है, जो कि आप को नियंत्रित करने की कोशिश कर रहे हैं।

इसी तरह, एक्सेलेरोमीटर एक सीधी रेखा में यात्रा से विचलन का पता लगाने और सही करने के लिए अधिक उपयोगी होगा।


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जैसा कि एक्सेलेरोमीटर का नाम है, आप गुरुत्वाकर्षण प्रणाली से उसको छोड़कर अपने सिस्टम पर त्वरण को मापते हैं। जब आपका सेंसर आराम पर होता है, तो आप उस बल से त्वरण को मापते हैं जिसे आप गुरुत्वाकर्षण बल का मुकाबला करने के लिए उपयोग करते हैं। यह है कि आप गुरुत्वाकर्षण बनाम वेक्टर के अपने अभिविन्यास को कैसे ठीक कर सकते हैं। जब सेंसर को त्वरित किया जाता है, जैसा कि तब होगा जब अन्य बाहरी बलों (जैसे कि हवा) को लागू किया जाता है, यह गुरुत्वाकर्षण का मुकाबला करने वाली ताकतों के साथ मिलाया जाता है, और आप अब गुरुत्वाकर्षण वेक्टर की पहचान नहीं कर सकते हैं। जब समय के साथ औसतन आप गतिशील त्वरण घटकों को सुचारू कर सकते हैं, और यह उदाहरण के लिए है कि एएचआरएस में गायरो बहाव की भरपाई के लिए क्या उपयोग किया जाता है।

प्रभावी रूप से आप एक स्तर के शिल्प के बीच अंतर नहीं कर सकते हैं जो एक हवा के झोंके और एक शिल्प द्वारा त्वरित होता है जो झुका हुआ होता है, लेकिन अन्यथा त्वरित नहीं होता है।


धन्यवाद, मैं उस पर एक नज़र डालूंगा! मैंने Arduino फ़ोरम पर एक मानार्थ फ़िल्टर पाया है जो मैंने डाला है क्योंकि मेरे पास इसे स्वयं कोड करने के लिए गणित नहीं है, हम देखेंगे कि यह कैसे जाता है। मुझे लगता है कि मैं कल परीक्षण कर सकता हूं ...
क्रिस
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