Workshop 2 - SenGier/SabGier - Gruppe 1 - SoSe2024
Autoren: Paul Janzen & Daniel Block
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SDE Praktikum
Termine SoSe-24
Lernzielkontrolle 1
Abstandssensorik (SenAbs)
Beschreibung
Aufgabe 1.3 Vergleich Softwarearchitektur Online/Offline-Modell
In diesem Artikel wird die Messkette vom Infrarotsensor (Sharp GP2D120) aufgezeigt. Außerdem werden die unterschiede der Messkette in einer Vergleichstabelle dargestellt.
Genauere Informationen zum Sensor finden Sie unter: [1]
Messketten
Offline Modell:
Online Modell:
Vergleich I/O
Eingänge | Ausgänge |
---|---|
SEN_eing | SenAbs_xVR_K_f64 |
SenAbs_xHR_K_f64 | |
SenAbs_yHR_K_f64 | |
SenAbs_yHL_K_f64 |
Eingänge | Ausgänge |
---|---|
SenAbs_ADC_xVR_f64 | SenAbs_xVR_K_f64 |
SenAbs_ADC_xHR_f64 | SenAbs_xHR_K_f64 |
SenAbs_ADC_yHR_f64 | SenAbs_yHR_K_f64 |
SenAbs_ADC_yHL_f64 | SenAbs_yHL_K_f64 |
Blöcke |
---|
Matlab Funktion |
Blöcke |
---|
ADC |
Gain |
Lookup Table |
Median Filter |
Gyro LPR510AL
Lernzielkontrollfragen 1
In dem Wagen 1 ist der LPR510AL Gierratensensor verbaut.
Einbauposition
Der Gierratensensor ist im gelben Rechteck auf der Hauptplatine verbaut.
Primärsensor
Der LPY510AL ist ein 2-Achsen Sensor (X-Z), welcher die Gierrate (Z) und das Nicken (X) misst. Dieser ist auf der Hauptplatine verlötet. Je nach Ausführung kann der Sensor ±100°/s und ±400°/s messen. Das Modul verfügt über einen 3.3V Spannungsregler, sodass dieser auch mit 5V betrieben werden kann. Die Drehgeschwindigkeit kann pro Drehachse an 2 Sensorpins abgelesen werden, wobei jeweils einer der Pins immer eine 4-Fach so hohe Geschwindigkeit messen kann, jedoch mit einer geringeren Genauigkeit (8-Bit AD-Wandler). Genauere informationen sind zu finden unter: https://a.pololu-files.com/product/1267
Literatur
Datenblatt SVN Checkout URL: https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum/trunk/Literatur/Datenblätter/Gyro/
Sensordaten Verarbeitung
Sensoreigenschaften
Messgröße: Zentrifugalkraft [N]
Messbereich: +/-100°/s und +/-400°/s
Messgenauigkeit: Abhängig von AD-Wandler Auflösung. Ausgabespannung (0V - 3.3V): -100/-400°/s (0V), 0°/s (1,23V), 100/400°/s (3.3V) (mit Uref 3.3V)
Stromversorgung: 3.3V bis 5V
Sensoranschlussplan
Nr | Name | Funktion | dSPACE Anschluss |
---|---|---|---|
1 | VIN | Spannungseingang des Boards | |
2 | GND | Masse | |
3 | Vref | Referenzspannung | |
4 | 4Z | Drehung um die Z-Achse (Gieren) | |
5 | Z | Drehung um die Z-Achse (Gieren) | DS1104MUX ADC1 CH3 |
Messungsaufbau
Versuche:
1. 3 min im Stillstand
2. 5 Runden im Uhrzeigersinn
3. 5 Runden im Gegenuhrzeigersinn
Messungsablauf:
1. Video Aufnahmestart (Für die Zeitenmessung)
2. Messung start im ControlDesk
3. Resetbetätigung am Fahrzeug (Zum Kalibrieren)
4. Fahren. (Die erste und letze Runde zählt nicht)
5. Aufnahme beenden
Aufgenommene Daten:
Nr | Variablen |
---|---|
1 | Zeit |
2 | SabGier_Reset_bit |
3 | SabGier_psi_filt_K_f64 |
4 | SabGier_psip_filt_K_f64 |
5 | SabGier_psip_offset_K_f64 |
6 | SabGier_psip_unfilt_K_f64 |
7 | SenGier_psi_reset_bit |
8 | SenGier_psip_OffsetSensorrohwert_f64 |
9 | SenGier_psip_roh_ADC_f64 |
10 | SenGier_psip_roh_K_f64 |
11 | SabGier_psi_filt_K_deg_f64 |
Signalanalyse
Stillstand
Direkt nach der Kalibrierung ist der Offset bei 0°/s
Der Drift der Gierrate beträgt im Stillstand: -0.2986°/s
Der Drift des Gierwinkels beträgt im Stillstand: -0.2983°/s
Rauschen für den Stillstand
Kreisfahrt im Uhrzeigersinn
Rauschen für die Kreisfahrt Rechts
Kreisfahrt im Gegenuhrzeigersinn
Rauschen für die Kreisfahrt Links
Open Loop Simulation
Mit einer Open Loop Simulation wurde die Eckfrequenz des PT1-Filters angepasst, um dessen Auswirkung auf die Gierrate zu überprüfen. Die folgende Abbildung zeigt einen Teil der Messung für die Kreisfahrt Links.
Die Abbildung 11 zeigt das ungefilterte Gierraten Signal und das gefilterte Signal mit unterschiedlichen Eckfrequenz des PT1-Filters. Die Frequenzen gehen dabei von 0,2Hz bis 1Hz in 0,2Hz Schritten.
Bei den vorherigen Abbildung wurde eine Frequenz von 0,2Hz verwendet. Diese filtert das Signal relativ gut, jedoch entsteht dabei ein Delay. Die schnelleren Frequenzen filtern das Signal schlechter, dafür reagieren diese schneller.
Wir sind zu dem Ergebnis gekommen, dass eine Frequenz von 0,4Hz einen gutem Kompromiss von Schnelligkeit und Glättung bietet. Diese Frequenz sollte übernommen werden