AF: Gierrate (SenGier, SabGier)

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Autoren: Benjamin Dilly & Kevin Mudczinski

Abbildung 1: Der verwendete Gierratensensor [1]

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SDE Praktikum
SDE-Team 2023/24
Lernzielkontrolle 1


Primärsensor

Sensor LPR510AL. Zu finden unter: https://a.pololu-files.com/product/1271

Messkette

Stellen Sie die vollständige Messkette dar (vgl. Abb. 2).

Systementwurf

Beschreiben Sie den technischer Systementwurf.

Einbauposition

EINBAUPOSITION (vgl. Abb. 2).

Sensoranschlussplan (vgl. Abb. 3)

SENSORANSCHLUSS PLAN(vgl. Abb. 2).

Tabelle 2: Pinbelegung/Anschlussplan
NR Pin Typ Funktion
1 VIN INPUT Spannungsversorgung 3,3V oder 5V
2 GND INPUT Spannungsversorgung
3 3.3V OUTPUT
4 X OUTPUT Rotation um X-Achse (pitch axis = Nickachse (nach vorne/hinten))
5 4X OUTPUT Rotation um X-Achse verstärkt (pitch axis = Nickachse (nach vorne/hinten))
6 Vref OUTPUT
7 4Z OUTPUT Rotation um Z-Achse verstärkt (yaw axis = Gierrate (nach links/rechts))
8 Z OUTPUT Rotation um Z-Achse (yaw axis = Gierrate (nach links/rechts))
9 PD
10 ST

Analoge Singalverarbeitung

Schnittstelle zur DS1104

  • Pinbelegung/Anschlussplan
  • ADU
Tabelle 2: Pinbelegung/Anschlussplan
Sensor Pin Belegung DS1104 ADC Sensorposition Signal
1 Ausgang SenGier_pisp_roh_K_f64

Sensorblock - SEN - Sensoren - online

Abbildung 2:
PFAD: CCF_online > SEN - Sensoren - online
Darstellung relevanter Block für den Eingang des Gierraten-Sensors
Abbildung 3:
PFAD: CCF_online > SEN - Sensoren - online > SenGier - Gierrate
Umwandlung des Gierraten Eingangs in Rohwert

SenGier - Gierrate

Eingang / Ausgang

Block: SenGier - Gierrate (Abbildung 2, 3)
Eingang: ADC_eing
Ausgang: SenGier_psip_roh_K_f64

Funktion
  1. Einlesen des Drehwinkels, als normalisierte Gleitkommazahl in Gradmaß von BLOCK DS1104MUX_ADC
  2. Umwandlung in Rohwert BLOCK SenGier - Gierrate
    1. Umwandlung ADC-Eingang in Degree BLOCK ADC_2_deg (Abbildung 3)
      Multiplikation mit 1000 (Bsp. 0.1203 * 1000 = 120.3°)
    2. Umwandlung Grad- in Bogenmaß BLOCK D2R (Abbildung 3)

Sensorblock - SAB - Signalaufbereitung

Abbildung 4:
PFAD: CCF_online > SAB - Signalaufbereitung
Darstellung der Signalaufbereitungsblocks
Abbildung 5:
PFAD: CCF_online > SAB - Signalaufbereitung - SabGier - Gierrate
Darstellung der Signalaufbereitung der Gierrate

SabGier - Gierrate

Eingang / Ausgang

Block: SabGier - Gierrate
Eingang: SenGier_psip_roh_K_64, SenTast_AEP_bit, SenGier_psi_reset_bit, SenTast_BSF_Grundk_bit, SenTast_BSF_GrundkHindernis_bit
Ausgang: SenGier_psi_filt_K_f64, SenGier_psip_filt_K_f64, SenGier_psi_unfilt_K_f64, SenGier_psip_unfilt_K_f64, SabGier_Reset_bit

Funktion Offsetberechnung

Berechnet einmalig den Offset des Sensors. Hierfür werden beim Start des Systems oder nach einer Rücksetzung einmalig 1000 Werte gemessen und gemittelt, um den Offset zu berechnen.

  1. Wert SenGier_psip_roh_K_64
  2. Wert SabGier_Offset
Funktion PT_1_Eing_f
  1. Wert DD
Funktion Integrator
  1. Wert DD

BILD BLOCK INNEN Offsetberechnung
FUNKTONSBESCHREIBUNG

BILD BLOCK INNEN PT_1_Eing_f
FUNKTONSBESCHREIBUNG

Signalanalyse

Beschreibung

In der folgenden Plots wurde der Gierraten Sensor gemessen. Hierbei wurde das Fahrzeug auf dem Tisch hochgebockt auf einem Karton immer um 90° pro 3s bewegt und dazwischen für einen kurzen Moment gestoppt.

Messwertanalyse

Block 1:

Subplot 1
X-Achse: Variable
Y-Achse: Variable
Subplot 2
X-Achse: Variable
Y-Achse: Variable

  • Abbildung 6: Plott des ADC-Eingangs zum SenGier_psip_roh_k_f64 Ausgang in SEN
    Abbildung 6: Plott des ADC-Eingangs zum SenGier_psip_roh_k_f64 Ausgang in SEN

Block 2: Offsetkompession

Subplot 1
X-Achse: Variable
Y-Achse: Variable
Subplot 2
X-Achse: Variable
Y-Achse: Variable

  • Abbildung 7: Plott der Offsetkompression
    Abbildung 7: Plott der Offsetkompression

Block 3:

Subplot 1
X-Achse: Variable
Y-Achse: Variable
Subplot 2
X-Achse: Variable
Y-Achse: Variable

  • Abbildung 8: Plott der ungefilterten offsetkomprimierten Integration.
    Abbildung 8: Plott der ungefilterten offsetkomprimierten Integration.

Block 4: Tiefpassfilterung nach Offsetkompression

Subplot 1
X-Achse: Variable
Y-Achse: Variable
Subplot 2
X-Achse: Variable
Y-Achse: Variable

  • Abbildung 9: Plott der PT1 gefilterten Offsetkompression.
    Abbildung 9: Plott der PT1 gefilterten Offsetkompression.

Block 5:

Subplot 1
X-Achse: Variable
Y-Achse: Variable
Subplot 2
X-Achse: Variable
Y-Achse: Variable

  • Abbildung 10: Plott der PT1 gefilterten integrierten Offsetkompression.
    Abbildung 10: Plott der PT1 gefilterten integrierten Offsetkompression.

Liste offener Punkte (LOP)

Tabelle 3: Liste offener Punkte (LOP)
# Problem Analyse Maßnahme Freigabe Wirksamkeit Dokumentation
1 SenGier_psi_filt_K_f64 gibt falschen Wert aus

Legende

  • Problem: Was genau ist das Problem? Wo tritt das Problem auf? Wie zeigt sich das Problem? Wann tritt das Problem auf? Warum ist es ein Problem?
  • Analyse: Was ist die Ursache des Problems?
  • Maßnahme: Maßnahme zur Beseitigung der identifizierten Ursache
  • Freigabe: Abstimmung der Maßnahme mit Prof. Schneider
  • Wirksamkeit: Beschreibung Nachweis Wirksamkeit (Dummy-Prüfung, Versuche, Kurzzeitfähigkeit, Kennzahlen, Audit, etc.)
  • Dokumentation: Doku der Lösung im HSHL-Wiki

Zusammenfassung

Alle Sensoren sind funktionsfähig.

Dokumentation in SVN

  • Link zu Messdaten
  • Link zur MATLAB®-Auswertung

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  1. ↑ https://a.pololu-files.com/picture/0J1873.600x480.jpg?0c0a8585bb4b1ff0169fcfa6aa75c426
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