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Lehrstuhl für Informatik 4
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Echtzeitsysteme 2 - SS 2008

Quadkopter

Ein Quadkopter ist ein Fluggerät, das durch vier, an den Eckpunkten eines (i.d.R. rechtwinkligen oder quadratischen) Vierecks befestigten, Rotoren angetrieben und auch gesteuert wird. Ihre momentane Bekanntheit verdanken diese Fluggeräte vor allem Plänen, sie als unbemannte Aufklärungs- und Spionagedrohnen einzusetzen.

I4Copter

Die Steuerung dieses Fluggeräts erfolgt über ein gezieltes Abbremsen und Beschleunigen bestimmter Rotoren. Dreht sich ein bestimmter Rotor langsamer, als die übrigen Rotoren, ist an dieser Stelle der Auftrieb geringer und der Quadkopter neigt sich zur Seite - der Quadkopter beginnt in diese Richtung zu schweben.

Aufgabenstellung

Der Quadkopter wird im wesentlichen durch einen Regelkreis kontrolliert: ein Regler steuert die Drehzahlen der einzelnen Rotoren, was sich wiederum auf die Drehung des Quadkopters auswirkt. Diese Drehung wird durch ein Gyroskop erfasst und wieder an den Regler weiter geleitet, wodurch der Regelkreis geschlossen wird.

Regelkreis

Häufig ist es so, dass die reale Winkelgeschwindigkeit nicht mit der idealen Winkelgeschwindigkeit, vom Regler bestimmten Winkelgeschwindigkeit übereinstimmt, weil das physikalische Modell nicht hinreichend genau ist (z.B. wenn man nicht berücksichtigt, dass sich die Kennlinie eines Motors ändert, wenn sie dessen Temperatur verändert). Daher wird das System beobachtet und ein Beobachter gleicht die idealen und realen Werte und bestimmt daraus einen Korrekturfaktor, der auch als Eingabe für den Regler dient.

Ein weiteres Problem sind die Messwerte die man vom Gyroskop bekommt - diese sind meist mit einem gewissen Rauschen behaftet. Diesem Problem kann man zu Leibe rücken, indem man z.B. Differenzenverstärker in das System integriert, und zusätzlich die gemessenen Werte filtert.

In dieser Aufgabenstellung soll nun der Regelkreis, der Beobachter und die Filterung der Messwerte implementiert werden.
Gruppengröße: 3
Ziele:
  • Regelkreises
  • Beobachter
  • Filterung der Messergebnisse

Hardware/Software

Betriebssystem:
  • KESO
  • ProOSEK/time
  • eCos
  • PXROS
  • CiAO
Steuerrechner: Infineon TriCore TC1796,
Toolchain: TriCore GNU Toolchain
Peripherie:
  • I/O Ports
  • A/D-Wandler
  • Timer
  Impressum   Datenschutz Stand: 2008-02-29 09:48   scheler