Кобра

После настройки наверно макет можно выстрелить из мортирки как феерверочной. и он должен на солнце направится и главное сохранить инфу телеметрическую для анализа.

т.е. плату надо делать компактной а переменники на выносной платке, чтоб потом маленькую плату контроллера можно было в макете запускать.

Я вот думаю в как бы направление полета изменить - чтоб бросать макет с высокого здания (есть у вас наверно такие), может внизу прожеткор положить сбоку от оси падения.

Ну я ж говорю, скользкий народ эти профессора. Сначала попросил прощения - дескать, в определенных условиях "И" может потребоваться, а потом в догонку пишет - нет, нифига! Еще раз посмотрел, рассудил - ВПОЛНЕ достаточно ПД. Проверяй, говорит - и так и сяк стоять будет. Гы, так мы проверим...

Профессора понять можно - он никогда не собирался делать перевернутый маятник.

Однако, без профессора тоже непросто.
Задам-ка я два дурных вопроса - все равно ниже пола не упаду:

1) как связаны момент инерции маятника, мощность удерживающего двигателя(скорость и амплитуда перемещения) и максимальный угол удержания ?

2) как рассчитать частоту дискретизации АЦП контроллера (или ширину полосы пропускания аналогового регулятора) ? На что она влияет ? Какой параметр является определяющим ?

> 2) как рассчитать частоту дискретизации АЦП контроллера (или ширину полосы пропускания аналогового регулятора)? На что она влияет ? Какой параметр является определяющим?

Согласно упоминавшемуся чуть выше микрочиповскому апноуту, минимальную частоту обновления управляющего сигнала, которая еще прокатывает для задачи балансирования ПМ, оценить достаточно просто: взять полуметровую палку, поместить ее вертикально, торцом, на указательный палец, и попробовать удержать. Если получилось, то укоротить палку на десять сантиметров, и повторить опыт. И так до тех пор, пока сможете удерживать палку. Эта длина и будет длиной стержня ПМ, система управления которого обновляет свои данные как минимум тридцать раз в секунду или около того, поскольку считается, что средний порог инерционности человеческого зрения (плюс время на мышечную реакцию) находится в районе 30 Гц. Чем длиньше стержень, тем ниже может быть частота обновления. Очень грубо, зато доходчиво.


> 1) как связаны момент инерции маятника, мощность удерживающего двигателя (скорость и амплитуда перемещения) и максимальный угол удержания ?

Приведу выдержку из ответа профессора:

"Если Вы напишете модель в виде линейного дифференциального уравнения или передаточной функции, я смогу указать диапазон коэффициентов ПД-регулятора, для которых обеспечивается устойчивость и приличное качество. Пожалуй, это все, чем могу Вам помочь конкретно."

Очевидно, что "момент инерции маятника, мощность удерживающего двигателя (скорость и амплитуда перемещения) и максимальный угол удержания" связаны не чем иным, как этим самым линейным дифференциальным уравнением или передаточной функцией. Если любишь формулы, могу нарисовать.

Не бери дурного в голову - есть такая замечательная штука, как эксперимент. У людей нормально получалось, безо всяких уравнений - ни компов у них не было, ни интернета с профессорами - только энтузиазм, совсем немножко денежков и ПОЛНЫЙ НОЛЬ теории. Ничего, справились. Да так, что все просто охренели.

> Профессора понять можно - он никогда не собирался делать перевернутый маятник.

Тут, как я понял, дело в том, что для управленца перевернутый маятник - не самоцель, а некий пороговый индикатор, по которому проверяется качество регулятора - пойдет / не пойдет для определенных применений. Он в самом начале переписки высказался в этом смысле. Мне почему-то кажется, что ПМ и в самом деле будет балансироваться при двух, а то и нескольких комбинациях коэффициентов.

Вот ссылка на упоминавшийся выше апноут Микрочипа. Там очень доходчиво, на пальцах расписано многое, о чем спрашивал Ckona.

Мда... Решил сам еще раз перечитать... Приношу свои извинения за непреднамеренную дезинформацию. Дело в том, что четвертая крутёлка на плате - это не оффсет, чтобы двигать туда-сюда балансирующий маятник, как я давеча написал. Этой ручкой управляется бесселевский ФНЧ с частотой перегиба 60 Гц, который фильтрует ВЧ-помехи от датчика положения стержня маятника (цифрового потенциометра - типа оптического валкодера, как я понял), к которым очень чувствителен Д-канал. Без него, как я понял, развиваются НИЗКОчастотные колебания системы, и маятник опрокидывается. Вот оригинал этого места:

"The fifth potentiometer is used in conjunction with the input filter’s reference. The input filter is a low-pass Bessel filter with a cut-off frequency of 60 Hz and has a voltage gain of 6. A low-pass filter is needed to eliminate any high frequency noise on the angle measurement which the derivative term (дифференциальная составляющая сигнала) of the PID controller is extremely sensitive to. The Bessel filter is used because it has the best response to a step function. (Once the pendulum is balanced, a sudden displacement that causes it to become unbalanced will look like a step function.) The cut-off frequency was chosen to be at least twice the expected frequency of the pendulum (резонансной частоты механической системы). The gain of the filter was chosen to increase the resolution of the Analog-to-Digital (A/D) converter. With the 360° potentiometer and a 10-bit A/D converter, with no gain, one LSb (младший значащий бит) equals 0.35°. With the gain set to 6, the displacement angle is limited to ±30° which gives a resolution of 0.059° per LSb. The fifth potentiometer controls the input filter’s reference to produce a true 0° displacement angle when the pendulum is vertical. Without this potentiometer, any slight offset angle will cause the base to slowly increase its speed and eventually take the system into an unstable state."

Я не смог внятно перевести, что же конкретно регулирует этот потенциометр, но судя по всему, разностный сигнал с фототранзисторного моста следует подавать на ОУ не напрямую, а предварительно пропустив его через ФНЧ Бесселя, с точкой "-3Дб" приходящейся в район 60 Гц. К сожалению, порядок фильтра не назван.

The fifth potentiometer - это ПЯТЫЙ ! Но там 2 "пятых" - потому первый 5-й это 4-й.

Тебе фильтровать не надо так как у твоего датчика чисто аналоговый выход.

Схема входного фильтра приведена в конце статьи. Я так понимаю, что роль входного повторителя в нашем случае будет играть INA 2321, а сам фильтр будет выполнен на втором ОУ. Скачал прогу FilterPro от TI, считает все резисторы и конденсаторы для нужной функции, порядка и точки перегиба; показывает чувствительность схемы к погрешностям номинала того или иного пассивного компонента:



Таким образом, получается довольно развитая аналоговая входная часть. Если бы можно было сделать такой фильтр программно, было бы чудненько. Но боюсь, что это нам не грозит...

Это по-английски пятый. А по-моему - четвертый. Первый потенциометр по их счету - это потенциометрический датчик отклонения стержня от вертикали, я его не считаю.

Если не нужно фильтровать, то это хорошо. А то довольно заморочно подбирать пассивные компоненты в эти схемы. Хотя и выполнимо.

Да при чем тут "слышишь - не слышишь". Это обычные издержки эрзац-общения: сперва печатаешь сообщение, вывешиваешь как дополнение к написанному тобой же выше, а потом видишь, что пока ты писал, добавился ответ. Нужно бы отредактировать, но вместо этого просто дописал внизу еще одно сообщение. Так получилось просто. Все я слышу и читаю...

Последовательное включение противоположных сенсоров позволяет сделать один выход на плечо вместо двух, и таким образом дифусилитель оказывается вроде бы лишним, однако вместе с дифусилителем мы теряем возможность качественно, с малыми шумами и большим коэффициентом усиления ВЫДЕЛИТЬ полезный дифференциальный сигнал лампочки на фоне синфазной засветки неба. Я уже об этом писал, и вынужден повторяться.

Кроме того, есть еще одна тонкая подляна, невидимая при беглом просмотре. В тот момент, когда световое пятно не будет освещать ни тот, ни другой сенсор (ситуация совершенно стандартная), закроются ОБА фототранзистора, и выход твоего "тандема" примет неопределенное состояние, зависящее от разброса темновых параметров фототранзисторов и входного сопротивления ЦАПа. Т.е. в этом случае выход просто оторвется от земли мегаомным темновым сопротивлением К-Э нижнего по схеме фототранзистора. Появятся ложные сигналы, зависящие от температуры, знака Луны и хрен знает чего еще. Разве не так?

> Фильтр и в МК можно реализовать простым устреднением результатов АЦП.

Какая функция при этом получится? Баттерворта, Чебышева, Бесселя? Какого порядка фильтр, с какой крутизной спада? Можно ли все это рассчитать?

Если у них цифровой потенциометр, генерирующий прямоугольную импульсную последовательность на своем выходе, то тогда понятно, почему применен ФНЧ. Но кто знает, может в спектре сигнала, генерящегося фототранзисторами, тоже будет нежелательные шумы и ВЧ-гармоники? Я не говорю, что они будут обязательно, просто я хочу быть к этому готовым, хотя бы морально. Прототип можно сделать и без фильтров, я не возражаю, поскольку такое решение существенно упрощает схему.

Я тут поразмышлял над ответом профессора...
Мне кажется, что И-звено необходимо.
Потому что исполнительный механизм имеет нелинейность в виде мёртвой зоны из-за трения покоя.

Рекомендую все же мою схему с фото -транзисторами по вертикали, резисторы по 1 кОм и конденсатор на АЦП 33-68 нФ. Конденсатор паять на площадки чтоб легко было поменяь.

АЦП достаточно 8 бит наверняка.