Kybernetikk-studenter ved NTNU soekes

[Ingeniør_student]

Hei!

 

Jeg ser etter Kybernetikk-studenter ved NTNU som har valgt navigasjon, robotteknikk eller fartoeystyring som spesialisering.

 

Andre med tilsvarende bakgrunn kan ogsaa kontakte meg.

 

Kontakt meg paa e-mail:

 

[email protected]

 

Hendvendelsen gjelder et prosjekt jeg jobber som jeg trenger et par innspill til.

 

 

mvh

[r2d290]

Kan du ikke like gjerne få hjelp her over forumet?

[Aleks855]

Hvis det er snakk om prosjektarbeid så er det vel ønskelig mer litt mer enn bare kontakt over et forum, tenker jeg.

[r2d290]

Kan få til mye over et forum skal jeg si deg =)

 

I allefall for å vekke interessen.

[arne22]

Hvorfor skulle ikke dette passe for et forum ? "navigasjon, robotteknikk eller fartøystyring" det behøver vel ikke nødvendigvis å være så alt for kompliserte tema.

 

Man kan da vinkle stoffet forskjellig, men det finnes vel mange på forumet her som sitter med erfaring/kunnskap innenfor tema som for eksempel flightcontrol, robot control, autopilot osv. Det hadde da vært kjekt med en diskusjon rundt dette.

 

Hvorfor behøver dette å være hemmelig ?

[Aleks855]

Hvorfor skulle ikke dette passe for et forum ?

Hvorfor behøver dette å være hemmelig ?

 

Har dere vurdert muligheten for at han kanskje ønsker støtte som ikke innebærer tekst-kommunikasjon? Kanskje Skype-samtaler eller kanskje å møtes utafor gutterommet?

 

Må da være mulig å akseptere at visse emner gjør seg bedre utafor forumet.

[Ingeniør_student]

Hei folkens! (det kommer noe engelsk lenger ned siden jeg har vaert borte fra Norge i 3 aar saa er blitt svak i akkurat det)

 

Beklager at jeg ikke har vaert mer tydelig rundt temaet. Ville foerst sjekke ut om det var interesse rundt omraadet. Ingenting av dette er hemmelig.

 

Personlig studerer jeg BEng (Hons) Aerospace Systems Engineering ved et universitet i England. I et av fagene har vi et fag som heter "Control Systems Engineering" ogsaa kjent som "reguleringsteknikk" paa norsk.

 

Dette temaet gjelder mitt hovedprosjekt fordi jeg sitter litt fast akkurat naa.

 

Oppgaven gaar ut paa aa lage en "UAV" (Unmanned Aerial vehicle) i Matlab/Simulink ved hjelp av Aerospace Blockset

 

These are my objectives for the project:

• Control system to control the UAV
  
• Plant model that will act as my UAV
  
• Interface the UAV with FlightGear simulator
  
• Plot the trajectory of the movement of the UAV in Matlab (in a graph) to show how it moved in the "airfield".
  

 

Min veileder er mest intressert i den delen som handler om "trajectories" saa haaper aa faa utfoert dette. Jeg har ingen erfaring med programmering (hverken java, C eller matlab). Det er sikkert flere muligheter for aa loese dette.

 

Det var derfor jeg trengte kontakt per mail, for aa sende noen min modell som kan aapnes i Matlab/Simulink.

 

Hadde vaert hyggelig med noen tips for hva som kreves for aa loese dette (gode boeker paa temaet e.l )

[arne22]

Dette temaet skulle vel passe greit nok for diskusjon.no .. skulle man tro.

 

Når det gjelder begrepet "control systems" så betyr vel ikke det nødvendigvis "reguleringsteknikk", som på norsk, det engelsspråklige begrepet spenner over et bredere område enn det norske. På norsk så skiller vi mellom "reguleringsteknikk" og "styringsteknikk" som to adskilte begreper. På engelsk/amerikansk så dekker vel "control systems" over begge deler.

 

Et virkelig "aircraft control system" vil nok inneholde både elementer av styringsteknikk og reguleringsteknikk.

 

Slik som jeg tolker oppgaven så dreier dette seg kun om en matematisk simulering med en papirutskrift og ingen fysisk utførelse ?

 

Jeg går ut fra at det oppgaven egentlig dreier seg om er å implementere en forenklet matematisk reguleringsteknisk modell i forhold til virkeligheten ? Oppgaven "forenkles" da til å være en oppgave i flerakset reguleringsteknikk. (Som kanskje ikke er så helt enkelt.)

 

For å kunne regulere et "dynamisk system" uansett hva det er så er det en forutsetning at man kan beskrive og forstå "den dynamiske prosessen" som man skal regulere.

 

Dette skulle således først være en oppgave om "aerodynamics", dvs å kunne beskrive matematisk den aerodynamiske prosessen for et fly. Der nest eller der etter så dreier det seg om "closed loop control theory" om hvordan man regulerer dette fleraksede dynamiske systemet.

 

Jeg googlet etter et par filmer og synes at ingen av dem var så veldig bra, men det går vel kanskje an å forstå "hvor jeg vil hen".

 

 

For et "standard fly" så har vi jo først og fremst fire pådragsorganer, og følgelig file "closed loop control loops" i forhold til disse:

 

Balanserorene - Sideroret - Høyderoret og motorpådraget.

 

Når det gjelder høyderor og motorpådrag så må vel dette i særlig grad sies å ha karakter av "multivariabel regulering", dvs vi har to reguleringssløyfer som "er koplet opp mot" eller som virker inn på hverandre.

(Det gjør vel alle disse fire reguleringssløfene, men ikke i like stor grad.)

 

Gjetter at oppgaven egentlig går ut på å kunne beskrive matematisk hvordan "den dynamiske prosessen" dvs "earodynamikken" og så at man ved hjelp av "control theory" beskriver hvordan man kan regulere denne gjennom en fireakset reguringsprosess.

 

Man vil selvfølgelig kunne forenkle denne problemstillingen ved for eksempel å si noe slik som at mitt fly det har bare et fast motorpådrag, det har ikke noe sideror, osv. Det eneste pådraget som man har, det kan være høyderoret, og så kan man da se hvordan det hele fungerer forenklet via regulering av en akse.

 

Med "trajectory" så går jeg ut i fra at man først skal etablere en eller annen stabil driftstilstand, og så enten foreta et sprang i pådraget for å se hvordan "den dynamiske responsen" blir, eller man innfører en prosessfortyrrelse, for eksempel en "vind". Man tegner eller utarbeider så en kurve for "trajectory" eller med andre ord hvordan flyet rent praktisk oppfører seg i luften.

 

Når det gjelder den hjemlige arena for Matlab og simulering så har vi jo Finn Haugen sin side, med videofilmer og annet. http://www.techteach.no/

 

For ordens skyld: Har aldri vært med på en slik matematisk simulering, men har på den annen side vært med på å sende kontroll systemene opp i luften for å fly ved et par anledninger. Går ut i fra at det man skal simulere er et virkelig fly.

 

Ellers så tror jeg det at en matematisk modellering av prosessen til et fly blir ganske forskjellig fra mye annet, slik at det kanskje ville vært lurt å forsøke å finne et forum som går spesifikt på "aircraft control systems".

 

Håper at dette kan hjelpe litt for å komme i gang ..

[arne22]

Jeg har aldri lest denne boken, men den ser ut til å inneholde de temaene jeg vill satt meg inn i.

http://books.google....tIC&redir_esc=y

 

 

.. Og her har vi en gratis i "klassisk kontrolteori" tror jeg.

 

http://claymore.engineer.gvsu.edu/~jackh/books/model/pdf/model2_6.pdf

 

(Har aldri lest eller gått gjennom denne men har hatt mye nytte av læreboken i PLC programmering av samme forfatter.)

Endret 6. mai 2012 av arne22

[Ingeniør_student]

Takk for oppklaringen om reguleringsteknikk og styringsteknikk som to forskjellige begreper.

 

"Slik som jeg tolker oppgaven så dreier dette seg kun om en matematisk simulering med en papirutskrift og ingen fysisk utførelse ?"

- Det stemmer, i utgangspunketet skulle man bygge en UAV med alt som holder til en UAV (autopilot, avionic, "payload" etc) fysisk, men dette ville medfoere en del testing og vi fant ut at dette ville passe masterstudentene bedre enn bachelorstudentene. Veileder foreslo derfor aa bruke Matlab/Simulink til aa simulere UAV'en.

 

"Når det gjelder høyderor og motorpådrag så må vel dette i særlig grad sies å ha karakter av "multivariabel regulering", dvs vi har to reguleringssløyfer som "er koplet opp mot" eller som virker inn på hverandre.

(Det gjør vel alle disse fire reguleringssløfene, men ikke i like stor grad.)"

- Mener du det som paa engelsk kalles "inner rate feedback" ?

 

"Med "trajectory" så går jeg ut i fra at man først skal etablere en eller annen stabil driftstilstand, og så enten foreta et sprang i pådraget for å se hvordan "den dynamiske responsen" blir, eller man innfører en prosessfortyrrelse, for eksempel en "vind". Man tegner eller utarbeider så en kurve for "trajectory" eller med andre ord hvordan flyet rent praktisk oppfører seg i luften"

- Her er du inne paa noe. Det min veileder foreslo var at jeg "forteller" min "controller" (regulator? paa norsk) at den skal fly til et punkt, og deretter til et annet punkt, og deretter til et annet punkt...(saa mange jeg oensker) og jeg da kan utarbeide plotte "trajectory" (bane) for hvordan UAV'en beveget seg i "lufta". Men hvordan "forteller" jeg regulatoren min at den skal fly dit? innebaerer dette programmering?

 

Deretter hadde jeg tenkt aa forandre noen parametre , f.eks gi den mer sidevind og se hvordan banen da blir paa en graf. Jeg kan kanskje da tegne flere ulike trajectories og diskutere noe rundt det.

[siggen_a]

Interessant tema du tar opp. Går navigasjon og fartøystyring ved kybernetikk, NTNU og kom tilfeldigvis over denne diskusjonen. Driver mest med maritime fartøy, men har også drevet litt med modellering av fly, og det går stort sett i det samme. Er alltid morro å skrive om det man interesserer seg for så here goes:

 

Det å styre et fly er en ganske komplisert prosess som kan være greit å dele litt opp.

 

1)modellere flyets dynamikk, som stort sett gjøres vha. newtons lover og fluiddynamikk(aerodynamikk). Det som kompliserer modelleringen er at man jobber med to forskjellige koordinatsystem (et inertielt som er forenklet til å sitte fast i jorda, og et body-koordinatsystem som følger flyet ), og man må ta hensyn til kinematikken(kan være greit å google) som tilfører systemet en del rotasjonsmatriser, coriolis- og sentripetalkrefter og andre fysiske finurligheter. En annen ting som kompliserer det hele er at et fly har 6 frihetsgrader (3 lineære og 3 rotasjoner) og man får ganske stygge matriser når man skal modellere det hele. For å designe og simulere autopiloter vil man ofte dekoble systemet slik at man tar for seg modeller av kun høyde-dynamikken, yaw-angle-dynamikk, osv.

Om man ikke har mye kjennskap til modellering anbefales det å finne generelle modeller for de frihetsgradene man vil påvirke(høyde, yaw-angle, rull osv) for fly og bruke disse(Må da nesten bare gjette på verdiene til de forskjellige parameterene).

 

2) Regulering (control på engelsk). Reguleringssystemet er designet med kjennskap om modellen man har laget. Har man ulineære modeller (Vil ofte få kvadratiske ledd fra aerodynamiske krefter, samt sinus og cosinus-ledd pga, kinematikken) kan det la seg gjøre å linearisere disse eventuelt begi seg ut på ulineær kontroll. Lineær teori er ofte det man lærer først innenfor reguleringsteknikk, og det kan være greit å holde seg til det for å gjøre det enklere. Med lineære systemer kan man annvende PID-regulatorer eller bruke optimale regulatorer som LQR. Det enkleste er nok PID.

 

 

3) En annen del av å fly går på å navigere og å styre flyet. Er ikke sikkert dette er relevant i forhold til oppgaven, men kan være greit å ha med. En del av oppgaven her går på å sende signaler til autopiloten om hvilke parametere flyet skal følge. Dette er spesielt relevant i forhold til autonome fly. Parameterene som blir gitt til reguleringsmodulen kan f.eks. være ønsket høyde, ønsket retning og ønsket fart, som er kalkulert utifra en ønsket bane flyet skal ha.En annen del går på å estimere tilstander(vinkler, posisjoner, hastigheter osv) med ulike metoder (f.eks. kalmanfilter), hvor man må ta for seg målingsstøy i sensorer, høyfrekvente krefter fra vind o.l. Disse dataene blir så brukt til å oppdatere den de ønskede parameterene, samt for å sende tilbake regulatoren, som bruker de estimerte og målte verdiene som en del av reguleringsprosessen.

 

Når det gjelder MATLAB/SIMULINK har jeg ikke vært borti Aerospace blockset men etter et google-søk ser det ut som de inneholder ferdige modeller av fly, og vil tro det skal designes dekoplete autopiloter for f.eks. høyde og yaw. En god regulator (f.eks. PID) vil kompansere for umodelerte/unøyaktigheter i modellen.(Noe som ikke er tilfelle om man har tilgang til modellen man simulerer). Er støy med i prosessen, må muligens noe lavass/notch -filtrering av tilbakekobling til.

[siggen_a]

control theory er forresten riktig oversettelse av reguleringsteknikk. Har ikke hørt begrepet styringsteknikk før, men i forhold til fly vil nok dette ligge under navigasjon og styring (navigation and guidance).

[Ingeniør_student]

Siggen a : Flott, jeg skal starte paa NTNU 14 August, 2012 og vurderer aa spesialisere meg i Dyanmisk posisjonering, robotteknikk eller fartoeystyring/navigasjon.

 

For aa modelere flyets dynamikk har Aerospace Blockset en funksjon som heter Equations of motion og disse skal da gjelde 6DoF ( 6 frihetsgrader tror jeg det heter paa norsk), men akkurat naa dekker min modell 3DoF, men skal muligens faa fikset dette til 6DoF.

 

Jeg har foelgende blokker :

 

-Environmental model

-Equations of motion

-Mass properties

-propulsion

-sensors