Abstands- und Lageregelung eines parallelfahrenden Roboters

[Urinstein]

Wenn der Folgeroboter nicht schnell genug die Geschwindigkeit des Leitroboters erreicht, verliert die Kamera des Folgeroboters den Leitroboter aus dem Bild.

Von welchen Dimensionen sprechen wir hier? Wie groß ist der Sollabstand? Ab welchem Abstand besteht die Gefahr dass sich die Roboter aus dem Bild verlieren?

Ich bin auf der Suche nach einer möglichst einfachen Regelung.

Dumme, aber ernst gemeinte Frage: warum soll die Regelung möglichst einfach sein? Ist das Teil der Aufgabenstellung?

Regelung des Längsabstandes und des Relativwinkels mit zwei reinen P-Reglern realisieren bzw. was würde dagegen sprechen?

Wenn Überschwinger bzw. schwingendes Regelverhalten kein Problem ist tut es auch ein P-Regler.
Wenn du willst dass Roboter 2 sauber auf eine konstante Geschwindigkeit beschleunigt und diese hält oder beim Stop im entsprechenden Abstand anhält anstatt ständig vor und zurück zu zuckeln brauchst du einen PD-Regler.
Wenn du zusätzlich willst dass bleibende Regelfehler korrigiert werden nimm einen PID-Regler.

2. Was wäre die beste Lösung zum Problem des Anfahrens? Ich hatte hier sowas wie eine Vorsteuerung im Sinn, die zu Beginn der Fahrt die Geschwindigkeit (ermittelt aus zwei nachfolgenden Bildern durch die Bildverarbeitung) des Leitroboters erfasst und erst danach setzt die Abstandsregelung ein.

Die relative Geschwindigkeit zwischen Roboter 1 und Roboter 2 ist nichts anderes als die Ableitung der Regeldifferenz, also genau das, woaruf der D-Anteil des PD bzw. PID-Reglers reagiert.

[Donavan]

Danke für die Infos, Urinstein!

Von welchen Dimensionen sprechen wir hier? Wie groß ist der Sollabstand? Ab welchem Abstand besteht die Gefahr dass sich die Roboter aus dem Bild verlieren?

Die Kamera hat einen horizontalen Öffnungswinkel von etwa 62° - der Abstand entlang der Bildachse (QA - weil die Kamera um 90° versetzt zur Fahrtrichtung auf die linke Seite von Roboter 2 blickt) wird zwischen 40 und 50 cm sein. Damit entspricht die Breite der Bildaufnahme etwa 50 - 60 cm in der Realität. Der Markierung für die Bildbearbeitung ist auch nochmal 7,5 cm breit, diese muss immer vollständig im Bild sein, was mich also auch nochmal 7,5 cm kostet. Damit stehen für den Längsabstand maximal +-25 cm zur Verfügung. Die Bildverarbeitung läuft über einen Einplatinencomputer, der etwa 3 Messwerte pro Sekunde liefert. Ausgehend davon sollen die Roboter so schnell wie möglich fahren - aber so langsam wie nötig, damit es halt klappt. Eine guter Wert wäre 7-10 cm/s.

Dumme, aber ernst gemeinte Frage: warum soll die Regelung möglichst einfach sein? Ist das Teil der Aufgabenstellung?

Weil ich in Regelungstechnik nicht der Burner bin und etwas unter Zeitdruck stehe.

Wenn du willst dass Roboter 2 sauber auf eine konstante Geschwindigkeit beschleunigt und diese hält oder beim Stop im entsprechenden Abstand anhält anstatt ständig vor und zurück zu zuckeln brauchst du einen PD-Regler

Das wäre tatsächlich etwas, was ich gerne im Regelverhalten hätte. Ich werde es im Hinterkopf behalten. Eine bleibende Regelabweichung hingegen ist erstmal hinnehmbar.

Donovan