INVERTIERTES PENDEL AUF EINER DROHNE AUSGEWOGEN
"Quelle: hackaday.com"
[Nicholas Rehm] arbeitet tagsüber am Applied Physics Laboratory in Johns Hopkins, Maryland, und hat daher beträchtliche Erfahrung mit einer Vielzahl von UAV-Anwendungen. Es stellte sich die Frage, wie die Mars-Rover-Landung mit Ausdauer funktionierte, was [Nicholas] dazu veranlasste, einen Stein unter seine Drohne zu hängen, die über eine Winde befestigt war. Dies erwies sich als interessant. Aber was für uns interessanter ist, ist, was passiert, wenn Sie versuchen, ein umgekehrtes Pendel an der Spitze einer Drohne im Flug zu befestigen? (Video eingebettet, unten)
Dies ist ein klassisches regelungstheoretisches Problem, bei dem Sie den Winkel des Pendels in Bezug auf die Basis messen und die Schleife schließen müssen, indem Sie die erforderliche Beschleunigung aus dem Pendelwinkel berechnen. Normalerweise wird dies nur in einer Dimension demonstriert, aber es ist nur etwas komplizierter, ein Pendel mit zwei Freiheitsgraden auszubalancieren.
[Nicholas] versuchte zuerst, den Pendelwinkel abzuleiten, indem er einfach die Zentrierfedern von einem analogen Joystick entfernte und damit die Pendelstange am Drohnenkörper befestigte. Das hat natürlich einen großen Nachteil. Der Pendelwinkel aus der Vertikalen ist nun die Summe aus Joystickwinkel und Drohnenwinkel, was sich mit den damit verbundenen Messfehlern als unbrauchbares Setup herausstellte. Um sich nicht entmutigen zu lassen, fügte [Nicholas] einfach eine weitere IMU-Platine an der Unterseite des Pendels hinzu und behielt den Joystick-Mechanismus nur als Drehpunkt bei. Und wie man im Video nach der Pause sehen kann, hat das tatsächlich funktioniert.
Der Flugcontroller ist [Nicholas‘] eigenes Projekt, dRehmFlight (GitHub), eine Arduino-Bibliothek für Teensy 4.0, die die allgegenwärtige MPU6050 6-DOF IMU verwendet. [Nicholas] hat auch ein Intro-Video für den Controller gedreht, das sich als lehrreich für diejenigen erweisen kann, die diesen Weg einschlagen möchten, um ihr eigenes VTOL-Flugzeug zu bauen. Der Code für das Pendelexperiment ist zum Zeitpunkt des Schreibens noch nicht verfügbar, vielleicht kommt er in Zukunft auf GitHub?
Für mehr Spaß mit dem umgekehrten Pendel sollten Sie sich diesen einfachen Linearschlitten ansehen. Wir haben vor einiger Zeit dRehmFlight zum schwebenden Pendel besprochen, das auch einen Blick wert sein könnte.
