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Thema: Gyro drift beheben/kompensieren

  1. #21
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von Rabenauge
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    Gyroskope driften auch...
    Zumindest die preiswerten, die gewöhnlich mit nem simplen Piezo-Kreisel arbeiten. Diese Dinger driften praktisch immer.....wenn du an nen Sensor kommst, der die SMM-Technologie benutzt (bessere Modellheli-Kreisel z.B. tun das), dann versuch den mal- diese sind driftfrei. Kriegst du mit nem Piezo nicht hin.
    Grüssle, Sly
    ..dem Inschenör ist nix zu schwör..

  2. #22
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Ansonsten wurden bereits die meisten Buzzwords genannt was man versuchen kann:

    Komplementärfilter
    Kalmanfilter
    SLAM
    Faserkreisel
    Sensoren mit integrierter Signalverarbeitung

    Man verwendet IMUs sonst auch meistens nur um andere Verfahren zur Posenbestimmung zu stützen.

  3. #23
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von HaWe
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    Die Gyro-Drift hat mindestens 2 Komponenten:
    1.) eine konstante, natürliche Komponente durch die Erddrehung abseits des Äquators, also 360°/24h = 0,25°/min, (die hat man überall, bei jedem Gyro) und
    2.) eine zufällige, veränderliche, bauartbedingte Komponente, die nicht vorhersagbar ist, und die die natürliche weit übersteigen kann.

    Oftmals habe ich in einem 20 sec Intervall schon eine Drift von 5° gemessen, welche dann im Minutendurchschnitt auf 1-10° zurückgegangen ist, aber eben völlig unvorhersagbar und ständig wechselnd.
    Daher nützen dafür auch keine statistischen oder stochastischen Filter wie Komplementär-, Kalman- oder Highpassfilter -
    ohne verlässliche zusätzliche Referenzen: keine Chance.
    SLAM funktioniert ja auch nur durch zusätzliche Referenzen (Odometrie und/oder Baken), und ebenso beim Monte-Carlo-Filter, für den ebenfalls externe Referenzen (Raum-Plan, Abstände zu Wänden) bekannt sein müssen.
    Geändert von HaWe (Gestern um 14:49 Uhr)
    ·±≠≡≈³αγελΔΣΩ∞ Schachroboter:www.youtube.com/watch?v=Cv-yzuebC7E Rasenmäher-Robot:www.youtube.com/watch?v=z7mqnaU_9A8

  4. #24
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Mal nur so als Idee: Wenn man den Kompass selber kreiseln lässt, müsste sich eine Störung anhand von Amplitude und Phasenverschiebung doch zeigen (Addition von zwei Sinussen gleicher Frequenz unterschiedlicher Phasenlage ergibt wieder einen Sinus, also Subtraktion des kalibrierten Sinus vom Gemessenen sollte dann auch wieder die Störung ergeben)?!?

  5. #25
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von HaWe
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    Zitat Zitat von Holomino Beitrag anzeigen
    Mal nur so als Idee: Wenn man den Kompass selber kreiseln lässt, müsste sich eine Störung anhand von Amplitude und Phasenverschiebung doch zeigen (Addition von zwei Sinussen gleicher Frequenz unterschiedlicher Phasenlage ergibt wieder einen Sinus, also Subtraktion des kalibrierten Sinus vom Gemessenen sollte dann auch wieder die Störung ergeben)?!?
    das verstehe ich nicht:

    wenn du einen Kompass auf einen Robot baust, der sich dreht, dann wird nach genau (physikalisch) 180° der Kompass je nach Kompassfehl- und Missweisung durch Störquellen irgendeinen um 0 bis 180° abweichenden Wert anzeigen.
    Der Gyro wird je nach Drift einen um die momentane Drift (z.B. 1-15°/min) abweichenden Wert zeigen.

    Laut Kompass hast du dich also möglicherweise um 220° gedreht, laut Gyro um 190°.
    Oder laut Kompass um 100°, und laut Gyro um 183°.
    Worauf soll man sich jetzt verlassen und was zur Grundlage der Drehungsmessung verwenden, sodass man auf die tatsächlichen exakt 180° kommt?

    Oder du fährst im leichten Bogen (-3° in 30 sec, ohne es exakt zu wissen, vermeintlich fährst du geradeaus), und bewegst dich auf eine Magnet-Störquelle zu, ohne es zu wissen.
    Je nach Pol wird der Kompass zwischen -180° und +180° ausschlagen, und jetzt z.B. +100° oder -70° anzeigen (und wenn du dich entfernst, wieder weniger).
    Der Gyro wird um die Drehbewegung (-3°) plus Drift (+1 bis +5° in 20sec) z.B. +2° oder -2° anzeigen ( wie gerade die Drift ist, weiß ja keiner).
    Was rechnet also der Robot aus, wie weit er sich gedreht hat, und wie kommt er dann auf genau -3°?
    Geändert von HaWe (Gestern um 17:28 Uhr)
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  6. #26
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Hmm, ich denke mal, der Fehler im Gyro ist endlich (für den Drift gibt es keine externe Störursache), der externe Fehler im Kompass ist es nicht. Wenn Du an nem Magneten vorbeifährst, wirst Du seinen Standort (die Phasenlage) durch einen sich drehenden Kompass aus mehreren Positionen heraus interpolieren können. Dabei bleibt das Erdmagnetfeld stabil (die Magnetfelder addieren sich ja nur), d.h. den kalibirierten Wert in der nach Gyro erwarteten Phasenlage (das ist dann bei einem sich drehenden Magnetfeldsensor ein vollständiger Sinus) kannst Du dabei getrost nach Gyrowert+Odometrie abziehen.

    Zumindest aber kann man mit diesem Wissen (oh, da ist ne Störung, da kommt mit einem mal ne ganz andere Amplitude auf dem aufgenommenen Magnetfeldsensorsinus) doch zumindest so lange die Driftkorrektur im Gyro anhand des Kompasses unterdrücken, bis man aus dem Störfeld wieder heraus ist.

    (Eigentlich müsste man das mal simulieren)
    Geändert von Holomino (Gestern um 17:57 Uhr)

  7. #27
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von HaWe
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    Zitat Zitat von Holomino Beitrag anzeigen
    Hmm, ich denke mal, der Fehler im Gyro ist endlich (für den Drift gibt es keine externe Störursache), der externe Fehler im Kompass ist es nicht. Wenn Du an nem Magneten vorbeifährst, wirst Du seinen Standort (die Phasenlage) durch einen sich drehenden Kompass aus mehreren Positionen heraus interpolieren können. Dabei bleibt das Erdmagnetfeld stabil (die Magnetfelder addieren sich ja nur), d.h. den kalibirierten Wert in der nach Gyro erwarteten Phasenlage (das ist dann bei einem sich drehenden Magnetfeldsensor ein vollständiger Sinus) kannst Du dabei getrost nach Gyrowert+Odometrie abziehen.

    Zumindest aber kann man mit diesem Wissen (oh, da ist ne Störung, da kommt mit einem mal ne ganz andere Amplitude auf dem aufgenommenen Magnetfeldsensorsinus) doch zumindest so lange die Driftkorrektur im Gyro anhand des Kompasses unterdrücken, bis man aus dem Störfeld wieder heraus ist.
    nachdem der Kompass dasjenige Teil ist, das ständig unvorhersehbar die größten Fehler produziert, kann man auch gleich den Kompass komplett rauslassen.
    Der Gyro Fehler bleibt ja sowieso immer (ebenfalls schwankend), und der Kompassfehler kann den Driftfehler niemals auf Null herausrechnen, denn er kann ja jederzeit gleichsinnig oder gegensinnig oder gar nicht vorhanden sein.

    Hinzu kommt, dass nicht nur 1 Magnetstörquelle existiert, sondern mehrere (neben dem Robot, und im Robot selber), die mit dem Erdmagnetfeld interferieren und je nach Fahrtrichtung mehr oder weniger auffallen.

    D.h. beide könnten sich auch um gleichsinnig 10° vom echten Wert unterscheiden, oder der Kompass liegt 10° unter dem Gyro, weil er zufällig mal richtig misst, der Gyro aber nicht).

    Und jetzt fahr mit dem Robbi mal 1 Stunde lang durch die Gegend, d.h. du hast bei 1-10°/min. eine Gyrodrift von insgesamt irgendwas zwischen 60°-600° Fehlweisung/h.
    Da kannst du genauso gut Kaffeesatz-lesen oder deinen Kurs würfeln.

    Wenn du anderer Meinung bist:
    schreib hier mal deinen Algorithmus in C++ hin, wie du es anders und besser rechnest.
    Geändert von HaWe (Gestern um 18:47 Uhr)
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