AEROMODELISMO VIRTUAL

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-   -   algoritmos de "piloto automático" (http://www.aeromodelismovirtual.com/showthread.php?t=562)

ea3ghs 08/09/2007 15:16

algoritmos de "piloto automático"
 
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Hola amigos,
Gracias por leer mi mensaje.

Creo que este es un tópico muy antiguo.
?como implementar un piloto automático?

Lo primero que se me ocurre pensar es
usar un controlador típico PID para
los tres ejes...

Pero seguramente hay mucha bibliografia
escrita sobre este tema, o incluso software
en el dóminio público. Yo he encontrado estos:
[url]http://autopilot.sourceforge.net[/url]
[url]http://www.recherche.enac.fr/paparazzi/wiki/index.php/Main_Page[/url]

Como justo empiezo ahora, cualquier
información será bienvenida.

Saludos desde Lleida,
Nos vemos en Múrcia este fin de semana!

Eduardo
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jlcortes 15/12/2007 09:44

Estructura y algoritmica de un UAV de bajo coste
 
Hola, es la primera vez que publico algo en este foro.
Después de echar un vistazo al foro he pensado que podría contestar al post del amigo ea3ghs, he visto que hay muchos usuarios con interés en los UAVs como yo (ya sean aviones, helis, 4-rotores...), y he preparado una introducción rápida a los UAVS para ver si crece el interés y sale algo interesante.

Llevo algún tiempo leyendo sobre este tema (hay mucha información al respecto) y me gustaría hacer un resumen de lo que he conseguido entender.

He preparado un esquema para que se entienda mejor.

[img]http://www.nmine.com/uav/esquema.gif[/img]

El esquema que se muestra no es el único sistema que pueda existir pero es la estructura más común dentro de los UAVs de medias prestaciones y un coste contenido.

En esta estructura las estrategias de navegación se basa en los sensores inerciales (3 acelerómetros y 3 giroscopos), la magnitud fisica de estos sensores es aceleración (lineal para unos y angular para los otros) por lo tanto para obtener la posición (tanto lineal como angular) hay que integrar el valor de esta aceleraciones de una forma muy precisa. Los algoritmos que hacen estas integraciones de llama INS (inectial navigation system).

No parece lógico que disponiendo de GPS tengamos que calcular la posición a partir de unos acelerómetros!

Seguiré explicando para que se entienda porque se hace de esta manera.

El algoritmo INS (inectial navigation system) se basa en una herramienta matemática llamada filtro Kalman*. El filtro kalman trata de hacer un seguimiento de las señales de aceleración, velocidad y posición y de sus errores (lo que de desvian estas medidas o las variables que de ellas se calculan).

En este punto vamos a meter la señal del GPS, el GPS se usa para hacer un calculo del la desviación de las medidas y por tanto sirve para corregir estas medidas. Este algoritmo inercial asistido por GPS de llama INS/GPS.

¿porque no se usa directamente la señal del GPS?, la señal de GPS que vemos ya esta muy procesada por un algoritmo basado en Kalman (la señal original es muy ruidosa), este algoritmo nos da una señal normalmente a 1HZ (hasta 10Hz para GPS militares pero no por ello mas precisa que la de 1HZ), lo cual no es suficiente para establecer ningún bucle de control. Sin embargo la señal del GPS (1hz y 5m de error) es increíblemente buena para hacer un seguimiento del error de las medidas inerciales, de esta combinación sacamos una señal a 500Hz (si la velocidad de proceso nos diese) de aceleración lineal, velocidad lineal, posición global, aceleración angular, velocidad angular y posición angular del avión, un buen churro de datos que nos permiten hacer cualquier estrategia de control.

En cualquier caso tiene que quedar claro que los datos de GPS SOLO se usan para calcular los errores del modulo de navegacion inercial.

A la posición calculada por este algoritmo se le llama posición(INS/GPS), a las velocidades, Velocidad(INS/GPS) y a todos lo referente ángulos y velocidades angulares se le llama ACTITUD o AHRS (AHRS Attitude and Heading Reference Systems, la traducción al español podría ser horizonte artificial)

Todos estos datos se envían a los módulos que establecen los bucles de control para pilotar el avión, por una parte el AHRS se envía al modulo de dinámica del vuelo que se encarga de mantener el avión nivelado, mantener las velocidades... digamos que este modulo esta a los mandos del avión. Mientras que la posición(INS/GPS) se envía al modulo de trayectorias, rumbos o como quieras llamarlo, que mira donde esta el avión, a donde tiene que llegar y decide si tiene que virar y posteriormente le dice al modulo de dinámica del vuelo cuanto tiene que virar, subir, bajar...


Hasta aqui lo que es algorítmica de control.




***********************NOTA**********************************************
Que es el filtro Kalman?

Es un algoritmo estadístico predicativo-adaptativo que consigue encontrar las relaciones que existen entre unas variables y otras sin necesidad de hacer un modelo del sistema, el algoritmo observa el sistema y "aprende" para dar una salida de cada variable con un comportamiento predicativo.

El algoritmo parece que da resultados sorprendentes cuando se aplica a un numero alto de sensores que de alguna manera estén relacionados entre si o incluso que sean redundantes, a esto se le conoce como fusión de sensores.

En la practica el algoritmo hace unos cálculos estadísticos (de tipo mínimos cuadrados) entre todas las variables mediante calculo matricial que requiere una gran potencia de calculo.

El filtro kalman es matemáticamente la mejor estimación estadística posible con los datos que se tienen, esto es cierto y demostrable!
*****************************************************************************


LINKS INTERESANTES:

Si te interesa este tema deves de mirar esta pagina: [url]http://openuav.astroplanes.com/index.php?pageid=1[/url]
hay infinidad de PDF con todo lo que necesites saber.


Un saludo a todos
Jlcortes

chicorrellana 20/05/2010 23:40

Amigo Jlcortes
Es en realidad muy interesante la informacion que posteaste, y me he quedado con las ganas de avanzar, sin embargo el link:
[url]http://openuav.astroplanes.com/index.php?pageid=1[/url]
no funciona para nada, me pregunto si podrias recomendarme alguna otra pagina para adqirir informacion, en especifico como implementar esa solucion que ya has propuesto. espero que no sea demasiado tarde.

De antemano gracias.

xavi 26/05/2010 20:10

Hola, lamento decirte que JLcortes a dejado inconcluso su trabajo para nosotros y no aparece por el foro hace varios meses.

Un saludo.


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