Rozdíly

Zde můžete vidět rozdíly mezi vybranou verzí a aktuální verzí dané stránky.

--- 2018:accel-roll-pitch [2019/01/14 21:14]
Ondrej Vörös
+++ 2018:accel-roll-pitch [2019/01/14 23:58] (aktuální)
Ondrej Vörös
@@ Řádek 15: / Řádek 15: @@
 Derotačná matica bude počítaná pomocou Matlabu, pretože obsahuje goniometrické funkcie.
-Program bude možno ovládať cez UART konzolu (vložiť derotačnú maticu, kompenzovať výpočet náklonu).
+Program bude možné ovládať cez UART konzolu (vložiť derotačnú maticu, kompenzovať výpočet náklonu).
 {{https://www.novatel.com/assets/Web-Phase-2-2012/Solution-Pages/AttitudePlane.png }}
@@ Řádek 33: / Řádek 33: @@
 ==== Výpočet náklonu ====
-Pre výpočet pozdĺžneho a priečneho náklonu roll a pitch bola vytvorená funkcia get%degree_tilt. Pri pomalom otáčaní
+Pre výpočet pozdĺžneho a priečneho náklonu roll a pitch bola vytvorená funkcia ''get_degree_tilt''. Pri pomalom otáčaní
 pôsobí na akcelerometer hlavne gravitačná sila, zrýchlenie v jednotlivých osách akcelerometru je dané gravitačným
 zrýchlením. Skusmým otáčaním dosky s akcelerometrom boli zistené maximálne hodnoty zrýchlenia v jednotlivých osách,
@@ Řádek 58: / Řádek 58: @@
 </code>
-{{2018:accel-roll-pitch:sur_system-na-doske.png?400 }}
+Na nasledujúcom obrázku je zobrazený pravotočivý súradnicový systém na vývojovej doske. Podľa hodnôt získaných
+z akcelerometru má ten orientáciu osí podľa ľavotočivého súradnicového systému, preto pri výpočte náklonu sa
+hodnotám zrýchlenia v ose x otáča znamienko (otáčame x-ovú os), keďže výpočet derotačnej matice podľa
+[[https://www.st.com/resource/en/design_tip/dm00358510.pdf|DT0076]]  aj podľa
+[[https://www.mathworks.com/help/phased/ref/rotx.html| funkcií MATLABU]] prebieha v pravotočivom súradnicovom
+systéme.
+{{ 2018:accel-roll-pitch:sur_system-na-doske.png?400 }}
+Priečny náklon je definovaný ako rotácia okolo osi x (použité hodnoty zrýchlenia  v osi y) a pozdĺžny náklon
+ako rotácia okolo osi y (použité hodnoty zrýchlenia  v osi x). Náklon v jednotlivých smeroch je indikovaný aj
+pomocou štyroch LED diód umiestených  na vývojovej doske do kríža po stranách akceleremetru (funkcia ''tilt_light'').
+<code c>
+while (1)
+{
+  if ((HAL_GetTick() - tick) >= per_meas) { // period of measurement
+    BSP_ACCELERO_GetXYZ(buffer);
+    accX = buffer[0];
+    accY = buffer[1];
+    accZ = buffer[2];
+    tilt_light(accX, accY);
+    pitch = get_degree_tilt(-accX, max_xval); //pitch- acceleration around axis y --> accX , -accX --turning around axis X to get right-rotated coordinate system
+    roll = get_degree_tilt(accY, max_yval); // get roll- acceleration around axis x --> accY
+    printf("roll,pitch:\t%2.1f%c\t%2.1f%c\n", roll, deg_sign, pitch, deg_sign);
+    tick = HAL_GetTick();
+  }
+...
+}
+</code>
 ==== Výpočet derotačnej matice a kompenzácia náklonu ====
+Derotačná matica je inverzná alebo transponovaná rotačná matica. Rotačné matice pre rotáciu okolo jednotlivých osí
+sú [[https://www.mathworks.com/help/phased/ref/rotx.html|definované]] takto:
+  Rx = [1 0 0; 0 cos(roll) -sin(roll); 0 sin(roll) cos(roll)];     % rotacna matica okolo osi x- counterclockwise
+  Ry = [cos(pitch) 0 sin(pitch); 0 1 0; -sin(pitch) 0 cos(pitch)]; % rotacna matica okolo osi y- counterclockwise
+  Rz = [cos(yaw) -sin(yaw) 0; sin(yaw) cos(yaw) 0; 0 0 1];         % rotacna matica okolo osi z- counterclockwise
-----
+Keďže pomocou akcelerometru nie je možné počítať uhol kurzu (otočenie okolo osi z- yaw), rotačnú maticu ''Rz''
-====== Záver ======
+nevyužijeme. Ako derotačnú maticu sme použili ''M = Rx*Ry'' (bola určená experimentálne, aby vektor zrýchlenia
+[1000 0 0] pri rotácii o 90° pozdĺžneho náklonu-pitch sa otočil do polohy [0 0 1000]- nasmerovanie osi z
+do smeru gravitačného zrýchlenia). Rovnako, pri použití rotačnej matice M sa vektor zrýchlenia [0 -1000 0]
+pri rotácii o 90° priečneho náklonu-roll otočí do polohy [0 0 1000].
-[[https://drive.google.com/open?id=1P0V9NppeeiWWQ49n4yWtXbpKTopOQkus|zdrojové súbory]]
+Derotovanie dátového vektora (v našom prípade vektoru zrýchlenia) prebieha vynásobením vektoru s derotačnou maticou.
+Následne možno z derotovaného vektoru znovu vypočítať uhly náklonu.
+  accXr = M(1,1)*accX + M(1,2)*accY + M(1,3)*accZ
+  accYr = M(2,1)*accX + M(2,2)*accY + M(2,3)*accZ
+  accZr = M(3,1)*accX + M(3,2)*accY + M(3,3)*accZ
+==== Štruktúra programu ====
+Štruktúra programu je nasledovná, v nekonečnej smyčke prebieha výpočet a zobrazovanie náklonu v časovom intervale
+jedna sekunda a tiež spracovanie znakov z kruhového zásobníka prijímaných sériovým rozhraním UART. K ovládaniu
+programu cez sériové rozhranie slúžia dva príkazy:
+  * ''COMPENSATE'' - spustenie kompenzovaného výpočtu náklonu (30 meraní s periódou 1 sekunda)
+  * ''MATRIX m11 m12 m13 m21 m22 m23 m31 m32 m33'' - zadanie derotačnej matice (zadanie prvkov matice po riadkoch)
+-----
+====== Záver ======
+Výsledkom riešenia projektu je meranie pozdĺžneho a priečneho náklonu. Tiež bola implementovaná derotácia dátového
+vektoru zrýchlenia pre ľubovoľnú polohu akcelerometru voči referenčnej rovine. Kompenzácia dát derotáciou
+dátového vektoru zrýchlenia podľa hodnôt náklonu akcelerometru vo zvolenej polohe nie je žiaľ presná (nepresnosť
+kolíše v závislosti na zvolenej polohe akcelerometru) a nepodarilo sa mi prísť (kvôli nedostatku času) na to,
+kde môže byť chyba.
+[[https://drive.google.com/open?id=16A5mXGF80x7sn3EjSTIg6NrUqWS896O5|zdrojové súbory]]
 [[https://drive.google.com/open?id=17qJpzuhK15dT8O1v8BeUGPA5j-lbc9JG|videoukážka]]
 ----
 ====== Zdroje ======
-DT0076- Compensating for accelerometer installation error: zeroing pitch and roll for a reference orientation:
+https://www.st.com/resource/en/design_tip/dm00358510.pdf\\
-[[https://www.st.com/resource/en/design_tip/dm00358510.pdf]]
+https://www.zive.cz/clanky/pojdme-programovat-elektroniku-jak-vlastne-funguje-akcelerometr-a-gyroskop-nejen-ve-vasem-telefonu/sc-3-a-194858/default.aspx#articleStart\\
-https://www.zive.cz/clanky/pojdme-programovat-elektroniku-jak-vlastne-funguje-akcelerometr-a-gyroskop-nejen-ve-vasem-telefonu/sc-3-a-194858/default.aspx#articleStart
 https://www.mathworks.com/help/phased/ref/rotx.html

Individální projekty MPOA

Uživatelské nástroje

Nástroje pro tento web

Rozdíly

Nástroje pro stránku