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Erfahrener Benutzer
Fleißiges Mitglied
Nun ja, eigentlich sollte derjenige, der eine Behauptung aufstellt eine Begründung abgeben und nicht derjenige, der sie nicht glaubt…. Ich probiere es trotzdem einmal, es zu erklären.
Ein Segway ist ein starrer Körper (jedenfalls alle die, die ich kenne). Die Teile zueinander haben eine fixe Lage, Zustandsänderung bzgl. der Umwelt (hier Erdoberfläche und Schwerefeld) werden gleichermaßen durchgeführt. D.h. konkret: alle Entfernen und Winkel im System selbst ändern sich nie. Bei Drehbewegungen (Kippen) sind Winkel, Winkelgeschwindigkeit und Winkelbeschleunigung bei allen Komponenten gleich. Zur Regelung des Segway wird eine Lageinformation benötigt, konkret der Winkel zur Lotrechten, der ausgeregelt werden soll (0° bei Stillstand, einige wenige Grad Vorlage bei Fahrten). Soviel zur Theorie.
Nehmen wir nun einmal ein reales System. Der Beschleunigungssensor sei wie folgt angebracht. Z-Achse: lotrecht, Y-Achse: parallel zur Radachse, X-Achse: die üblich Bewegungsrichtung. Der Sensor habe einen Abstand A von der Radachse. Eine andere Orientierung ändert nichts, auch keine "schiefe". Nur die Berechnungen werden schwieriger.
Was misst man?
Y: Ausschließlich die Zentripetalkraft bei Kurvenfahrten. Die ist unerheblich.
X: Zum einen die Beschleunigung des System. Die stört. Dann beim Kippen die Tangentialbeschleunigung des Sensors. Die ist abhängig von der Winkelgeschwindigkeit und dem Abstand. Sie wird umso größer, je weiter der Sensor von der Achse entfernt ist. Ich nehme an, das ist das, was du meinst. Im Prinzip misst man hier die Winkelbeschleunigung, versehen mit einem (proportional-) Faktor. Das Problem ist leider, dass man mit dem Messwert so gut wie nicht anfangen kann. Man braucht eine Lageinformation. Um aus der Beschleunigung auf den Winkel zu schließen, muss man zweimal integrieren. Das führt zu Langzeitinstabilitäten (Siehe Gyroskop, weiter oben).
Z: Hier misst man cos(Alpha)*g (Alpha=Winkel zur Lotrechten, g=Erdbeschleunigung). ArcCos(Alpha) liefert also einen Wert proportional zum Winkel und muss zur Steuerung herangezogen werden. Dies ist unabhängig vom Abstand des Sensors zur Drehachse. Ob der Sensor über der Achse oder weit daneben liegt, spielt auch keine Rolle.
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