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V0.70d Ausgangsversion. G.Stobrawa 02.08.2008: - Code strker modularisiert und restrukturiert - viele Kommentare zur Erklrug eingefügt - konsequent englische Variablennamen - PPM24 Support für bis zu 12 RC-Kanle. - Support für Kompass CMPS01, MK3MAG oder MM3 - 2. Uart wird nun unterstützt (MCU = atmega***4p im Makefile) - Auswertung des UBX-Protocols an 1. oder 2. Uart - einige kleinere Bugfixes - GPS-Hold-Funktion hinzugefügt - GPS-Home-Funktion hinzugefügt (wird beim kalibrieren gelernt) - Zustzliche Punkte im Menü des KopterTool zur Anzeige des GPS-Status und der MM3-Kalibierparameter - Hardware Configuration: - Die PWM des MK3MAG/CMPS03 wird wie bisher standard über den Port PC4 (Pin5 an SV1 der FC) eingelesen. - Der MM3 wird wie folgt verbunden. FC 1.0/1.1/1.2 Level Shifter MM3 SCK (Pin1 SV5) ---> SCK (Pin1) MISO (Pin3 SV5) <--- MISO (Pin2) MOSI (Pin5 SV5) ---> MOSI (Pin3) GND (Pin6 SV5) ---> GND (Pin7 / Pin14) PC4 (Pin5 SV1) ---> SS (Pin4) PC5 (Pin6 SV1) ---> RESET (Pin6) Zustzlich bentigt der MM3 noch eine 3V oder 3V3 Versorgung an VDD (Pin12). - Für das UBLOX-Modul muss noch GPS-GND mit FC-GND (Pin7 SV1) und die GPS-TXD Leitung mit FC-RXD (Pin1 SV1) verbunden werden, wenn man die FC 1.0 mit dem Atmega***4 verwendet. Für die FC 1.1/1.2 mit Atmega***4p-Bestückung bentigt man FC-RXD1 (Pin3 SV1). Zustzlich bentigt das UBLOX-Modul noch eine 5V-Versorgung die ggf. von der FC (an Pin2 SV1) abgegriffen werden kann. Wenn die FC gültige Messages vom GPS empfngt, blinkt die rote LED mit 4 Hz. - Konfiguration des MK - Die Firmware 0.70d bentigt mindestens das Mikrokpter Tool 1.53 - Es sollte ein Haken bei GPS und Kompass gesetzt sein. Wenn nur GPS aktiviert ist, wird intern immer auch der Kompass aktiviert, da er für den GPS-Regler unbedingt notwendig ist. - Unter Sonstiges: Kompass-Wirkung etwa auf ca. 127. - User Parameters: (nur notwendig wenn man den MM3 verwendet) Parameter 3 --> Calibration factor for transforming Gyro Integrals to angular degrees (~170) Parameter 4 --> Angle between the MM3 Board (Arrow) and the MK head (typical ~180) - NaviCtrl Paramter: (werden benutzt um die GPS-Regelung zu parametrisieren) - GPS Mode Control: Setzt man normalerweise auf ein Poti um wrend des Fluges die GPS Funktion schalten zu knnen. < 50 : --> aid mode (aktuelle Position wird gehalten, wenn keine Nick/Roll-Sticks in Mittenstellung) 50 ..180 : --> free mode (GPS-Regelung inaktiv) > 180 : --> home mode (MK fliegt zur Home-Position, wenn diese nicht abgespeichert wurde -> aid mode) Ein Wechsel des Modes wird durch einen kurzen Piep quitiert. - GPS Gain: Das ist der Verstrkungsfaktor mit dem die GPS-Regelung in die Steuerung eingreift. Der typischer Wert ist 100. Man sollte diesen Wert anpassen, wenn nach einer einmal optimierten Kombination aus P,I,D aufgrund eines vernderten Fluggewichts oder Motorleistung das Regelverhalten zu stark (Wert verringern) oder zu schwach (Wert erhhen) ausfllt. - GPS Stick Threshold: Dieser Wert legt fest, ab welchem Nick/Roll-Stickausschlag ein manueller Eingriff des Piloten erkannt wird, und daher die GPS-Regelung abgeschatet wird. (Typicher Wert 10) Man sollte den Wert nicht zu kein when, da man durch Trimmung an der Funke meist einige Counts in Mittelstellug des Nick/Roll-Sticks vorliegen. - Min. Sat.: Dies ist die Mindestanzahl der Sateliten, die bei einem 3D-Satfix empfangen werden müssen, damit die GPS-Regelung aktiv wird. Für einen 3-D Satfix sind mindestens 4 Sats notwendig. Ein typischer Wert von 6 garantiert ausreichende GPS-Signalstabilitt. - GPS-P: ca. 90 - GPS-I: ca. 5 - GPS-D: ca 90 - GPS Acc: unused Der P-Parameter legt die Strke der Regelung auf eine Positionsabweichung fest, d.h. unser virtueller Hilfspilot steuert strker zur Zielrichtung wenn dieser Faktor wchst. Man kann sich das wie bei einem Pendel vorstellen. Je weiter es ausgelenkt ist (je weiter der MK von der Zielposition entfernt ist) desto strker ist die rückstellende Kraft. Das führt nun gerade dazu das das Pendel in Richtung der Nulllage beschleunigt wird. Ist die Nulllage erreicht, wirkt in diesem Moment auch keine Rückstellkraft. Jedoch hat das Pendel dort noch eine Geschwindigkeit, die dazu führt dass es über die Nulllage hinweg ausschlgt (der MK schiet über das Ziel hinaus). Ohne jede "Reibung" oder Dmpfung würde das Spielchen immer so weiter gehen. Ja es kann sich sogar aufschaukeln. Je hher dabei der P-Parameter dest strker schiebt man das Pendel an. Deshalb gibt es den D-Parameter, der dafür sorgt, dass proportional gegen jede Geschwindigkeit über Grund gegensteuert wird. Das ist der Reibungsfaktor im Regelsystem. Daher wirkt es im Vergleich mit dem Pendel wie eine Schwergngigkeit durch Reibung im System. Ist die Reibung sehr gro, so würde ein ausgelenktes Pendel sehr langsam in die Nullage kriechen und dort stehenbleiben. Ist die Reibung klein schwingt das System noch eine ganze Weile nach. Nun gibt es aber genau ein Verhltnis von Rückstellkraft (P) und Reibung (D) bei der ein ausgelenktes Pendel zügig in die Nullage schwingt und dort stehenbleibt (nennt sich aperiodischer Genzfall). Dieses Setting gilt es zu finden. Das hngt nun aber von der Reaktion des MK auf die virtuellen GPS-Pilotenstickbewegungen ab. Diese unterligen nicht den P und D Werten der RC-Sticksettings, wohl aber den Gyrosettings. Obendrauf kommt noch die Tatsache, dass die GPS-Position und Geschwindigkeit über Gund auch bei einem unbewegten Kopter aufgrund der atmosphrischen Strungen und der Empfangsqualitt schwanken. bertragen auf das Bild mit dem Pendel bedeutet dies, dass der Punkt schwankt, an dem das Pendel aufgehngt ist. Das führt unweigerlich zum aufschaukeln, falls die Reibung (D) nicht ausreichend gro ist. Ich hoffe diese Anschauung verhilft nun einigen hier die Parameter der GPS-Regelung besser zu verstehen und aus der Beobachtung des Flugverhaltens des MK auf die notwendige Parameternderung zu schlieen. - Zustzliche akustische Signale: Signale die eine Fehlfunktion anzeigen: Dauerton: Eine GPS-Funktion ist aktiviert und es werden keine oder unvollstndige GPS-Daten via UART empfangen. Hier ist zu berücksichtigen, dass die folgenden UBX Messages am UBLOX aktiviert wurden: NAV-POSLLH, NAV-SOL, NAV-VELNED. Fehlt eine dieser Messages wird breits der Dauerton gesetzt. 2Hz Piepen: Ist eine der GPS-Modi Aid oder Home aktiviert, zeigt dass den Empfang valider UBX-Daten, wenn noch kein 3D-Satfix vorliegt. Liegt ein 3D-SatFix vor und werden ausreichend Satelliten enpfangen, so verstummt der Pieper. 5Hz Piepen: Ist der Comming Home Mode aktiv (GPS Mode Control>180) und wurde keine Home-Position gespeichert, so ertnt ein 5Hz-Piepen. 10Hz Piepen: Die Kommunikation zum Kompassmodul ist gestrt. (Funktioniert bei beiden Kompassmodulen) Der CompassValue in den Debugs vom Koptertool zeigt dann -1 an. Signale die eine Aktion besttigen. 1s Piepen: Ertnt nach dem Kalibrieren wenn die Home-Position erfolgreich gespeichert wurde. kurzer Piep: Ertnt bei einem Wechsel des GPS Control Modes. - Inbetriebnahme: Nach dem Flashen der FC auf die Verison 0.70d sollte man zur Sicherheit den EEProm reseten und die Kalibrierung für den MK3MAG/MM3 wiederholen, da diese Daten an einer anderen Position im EEProm der FC abgelegt und wieder gelesen werden. Das Vorgehen erfolgt beim MM3 und MK3MAG exakt gleich wie hier beschrieben. http://www.mikrokopter.de/ucwiki/MK3Mag?highlight=%28mk3mag%29 - Nachdem dieser Wert über die Settings des Koptertools im MK abgepeichert ist, sollte sich der CompassValue bei Verkippungen nur unwesentlich verndern. - Preflight GPS Test: Ist der Kopter eingeschaltet, so kann man den GPS-Empfang überprüfen, in dem man GPS Mode Control < 50 setzt. Erhlt man ein Dauerpiepen besteht keine Kommunikation zum GPS oder eine der bentigten UBX-Messseages fehlt. Blinkt die rote LED der FC, so werden grundstzlich valide Daten vom GPS empfangen. Abhilfe schafft dann die Einstellung des GPS-Moduls via USB und u-Center sodass die UBX Messages NAV-POSLLH, NAV-SOL, NAV-VELNED mit 57600 baud auf zum Target 1 (RS232) gesendet werden. Es empfiehlt sich alle anderen Sendungen inkl. NMEA abzuschalten, da diese sonst durch den UBX-Parser auf der FC laufen und sinnlose Rechenzeit beanspruchen. Am einfachsten geht das mit dem Konfigurationsfile "Conrad LEA-5H Config.txt". Dazu verbindet man das UBLOX-Modul via USB mit dem PC und started das u-Center. Dan whlt man im Menü: "Tools->GPS Configuration" dieses File aus und klickt auf den Button "File >> GPS". Hat man diese Hürde genommen (Dauerpiepsen ist Weg), wird wahrscheinlich ein 5Hz piepen zu hren sein. Dieses zeigt den korrekten Empfang aller UBX-Messages an. Je mehr Satelitten empfangen werden, desto lnger werden die Pausen zwischen den Pieps, bis sie schleilich ganz verschwinden, was einen 3D-Satfix signalisiert. Die GPS-Funktionen knnen ggf. nun wieder abgeschaltet werden (50 180) wird dieser Zustand mit einem 5Hz Piepen angezeigt. Der Kopter versucht dann wenigstens ein AID Mode. Das Comming Home ist analog dem Position Hold, Jedoch ist das Regelziel nicht die zuletzt gespeichwerte GPS-Position sondern die gespeicherte Home Position. Eine manualle Bedienung von Nick/Roll-Stick unterbricht auch hier sofort den GPS-Regler und die Steuerung erfolgt manuell.

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