BSF - Bahn- und Spurführung - Versionsgeschichte

Tim-Jannik Schonlau: Längsregelung auf aktuellen Stand dokumentiert

2024-01-16T14:08:53Z

Längsregelung auf aktuellen Stand dokumentiert

Tim-Jannik Schonlau: /* Parameter der Längsregelung */

2024-01-16T06:11:59Z

Parameter der Längsregelung

← Nächstältere Version		Version vom 16. Januar 2024, 08:11 Uhr
Zeile 149:		Zeile 149:
	\| PAR_SenGeschw_PT1Frequenz		\| PAR_SenGeschw_PT1Frequenz
	\| Parameter in param_SEN_online.m		\| Parameter in param_SEN_online.m
			\| Filterfrequenz, mit der SenVx_vxRoh_f64 geglättet wird
	\|-		\|-
	\| PAR_SenGeschw_ZeitbisStop		\| PAR_SenGeschw_ZeitbisStop
	\| Parameter in param_SEN_online.m		\| Parameter in param_SEN_online.m
			\| Anzahl der Sampleschritte, in denen verglichen wird ob der Hall-Status sich geändert hat
	\|-		\|-
	\| SenVx_vx_K_f64		\| SenVx_vx_K_f64

Tim-Jannik Schonlau: /* Parameter der Längsregelung */ Parameter für Filterung und Stopperkennung der Längsgeschwindigkeit hinzugefügt

2024-01-16T06:09:58Z

Parameter der Längsregelung: Parameter für Filterung und Stopperkennung der Längsgeschwindigkeit hinzugefügt

← Nächstältere Version		Version vom 16. Januar 2024, 08:09 Uhr
Zeile 146:		Zeile 146:
	\| Rohwert aus der S-Funktion "bestimmeGeschwindigkeit"		\| Rohwert aus der S-Funktion "bestimmeGeschwindigkeit"
	\| CCF_online → SEN - Geschwindigkeit → SEN - Geschwindigkeit - Interrupt_Hall-Sensoren		\| CCF_online → SEN - Geschwindigkeit → SEN - Geschwindigkeit - Interrupt_Hall-Sensoren
			\|-
			\| PAR_SenGeschw_PT1Frequenz
			\| Parameter in param_SEN_online.m
			\|-
			\| PAR_SenGeschw_ZeitbisStop
			\| Parameter in param_SEN_online.m
	\|-		\|-
	\| SenVx_vx_K_f64		\| SenVx_vx_K_f64

Tim-Jannik Schonlau: /* Reglerentwurf */ Screenshot PID-Regler hinzugefügt

2024-01-09T09:19:09Z

Reglerentwurf: Screenshot PID-Regler hinzugefügt

← Nächstältere Version		Version vom 9. Januar 2024, 11:19 Uhr
Zeile 134:		Zeile 134:
	[[Auslegung der Reglerparameter]]		[[Auslegung der Reglerparameter]]

			[[Datei:BSFLaengs Laengsfuehrung.png\|mini\|zentriert\|1000px\|Simulinkmodell des PID-Reglers]]

	===Parameter der Längsregelung===		===Parameter der Längsregelung===

Tim-Jannik Schonlau: /* Längsregelung Wintersemester 2023/24 */

2024-01-09T09:03:05Z

Längsregelung Wintersemester 2023/24

← Nächstältere Version		Version vom 9. Januar 2024, 11:03 Uhr
Zeile 135:		Zeile 135:


	===Längsregelung ~~Wintersemester 2023/24~~===		===Parameter der Längsregelung===
	Die Signalkette der Längsregelung besteht aus folgenden Variablen:		Die Signalkette der Längsregelung besteht aus folgenden Variablen:
	{\| class="wikitable"		{\| class="wikitable"

Tim-Jannik Schonlau: Kapitel der Vorsemester gelöscht, da nicht mehr aktuell und zutreffend

2024-01-09T08:59:30Z

Kapitel der Vorsemester gelöscht, da nicht mehr aktuell und zutreffend

Änderungen zeigen

Tim-Jannik Schonlau: Ergaenzung Laengsregelung Parameter

2024-01-02T09:18:23Z

Ergaenzung Laengsregelung Parameter

Änderungen zeigen

Tim-Jannik Schonlau: /* Konzept zur Bestimmung der Istgeschwindigkeit */ Link ergänzt

2023-12-19T08:29:54Z

Konzept zur Bestimmung der Istgeschwindigkeit: Link ergänzt

← Nächstältere Version		Version vom 19. Dezember 2023, 10:29 Uhr
Zeile 37:		Zeile 37:

	===Konzept zur Bestimmung der Istgeschwindigkeit===		===Konzept zur Bestimmung der Istgeschwindigkeit===
	Die Geschwindigkeit des CCF wird mithilfe von [[Hall-Sensor \| Hall-Sensoren]] erfasst. Drei Hall-Sensoren ~~sitzen auf der Motorachse~~ und lösen jeweils einen Interrupt der dSpace Entwicklungskarte DS1104 aus.		Die Geschwindigkeit des CCF wird mithilfe von [[Hall-Sensor \| Hall-Sensoren]] erfasst. Drei Hall-Sensoren sind [[LRP Motorsteuerung\| Sensoren des Längsantriebs]] und lösen jeweils einen Interrupt der dSpace Entwicklungskarte DS1104 aus.
	[[Bild:Hall-Sensor Motor-Anschluss.PNG\|200px\|mini\|Anschluss des Motors an den Motortreiber, mit dem Anschluss der Hall-Sensorik. Die Hall-Sensoren sind direkt mit der dSpace Karte DS1104 verbunden.]]		[[Bild:Hall-Sensor Motor-Anschluss.PNG\|200px\|mini\|Anschluss des Motors an den Motortreiber, mit dem Anschluss der Hall-Sensorik. Die Hall-Sensoren sind direkt mit der dSpace Karte DS1104 verbunden.]]
	Aus der Zeitdifferenz der Interrupts wird die Geschwindigkeit berechnet. Dies wird konkret mit Simulink-Blöcken aus der ''dSpace RTILib'' Bibliothek im dem Simulinkmodell ''CCF_online → SEN - Geschwindigkeit → SEN - Geschwindigkeit - Interrupt_Hall-Sensoren'' implementiert. <br>		Aus der Zeitdifferenz der Interrupts wird die Geschwindigkeit berechnet. Dies wird konkret mit Simulink-Blöcken aus der ''dSpace RTILib'' Bibliothek im dem Simulinkmodell ''CCF_online → SEN - Geschwindigkeit → SEN - Geschwindigkeit - Interrupt_Hall-Sensoren'' implementiert. <br>
Zeile 43:		Zeile 43:
	In der S-Function ''bestimmeGeschwindigkeit'' wird die Zeit der dSpace Karte DS1104 mit dem Befehl ''ts_time_read()'' ausgelesen und die Zeit des letzten Interrupts abgezogen. <br>		In der S-Function ''bestimmeGeschwindigkeit'' wird die Zeit der dSpace Karte DS1104 mit dem Befehl ''ts_time_read()'' ausgelesen und die Zeit des letzten Interrupts abgezogen. <br>
	Die ''zurückgelegte Strecke pro Interrupt'' wird durch die ermittelte Zeit geteilt. <br>		Die ''zurückgelegte Strecke pro Interrupt'' wird durch die ermittelte Zeit geteilt. <br>


	== Geschwindigkeitsberechnung ==		== Geschwindigkeitsberechnung ==

Tim-Jannik Schonlau: Aktualisierung auf WiSe23/24 und Neustrukturierung

2023-12-18T15:11:32Z

Aktualisierung auf WiSe23/24 und Neustrukturierung

← Nächstältere Version		Version vom 18. Dezember 2023, 17:11 Uhr
Zeile 4:		Zeile 4:
	→ zurück zum Hauptartikel: [[Praktikum_SDE\|Praktikum SDE]]		→ zurück zum Hauptartikel: [[Praktikum_SDE\|Praktikum SDE]]
	==Einleitung und Ziel==		==Einleitung und Ziel==
	~~Im Rahmen~~ des [[Praktikum SDE\|SDE-Praktikums]] ~~beinhaltet ein Arbeitsbereich~~ die Bahnplanung ~~und die Spurführung. Die Tätigkeit unterteilt sich in die Bereiche Bahnplanung und Autonome~~ Längs- und Querregelung. ~~Im Sommersemester 2016 und im Wintersemester 2016/2017 wurde~~ der ~~Themenbereich von~~ [[~~Benutzer:Marcus_Irmer~~\|~~Marcus Irmer~~]] und [[~~Benutzer:Robin_Kirsch~~\|~~Robin Kirsch~~]] ~~bearbeitet. Die Dokumentation beruht auf der Vorarbeit von Daniel Block~~ und ~~Torben Petersen~~.		Die Bahnplanung und Spurführung des [[Praktikum SDE\|SDE-Praktikums]] umfasst die Arbeitsbereiche Bahnplanung, Längs- und Querregelung. Das Ziel ist es mit den Ergebnissen der [[OSE - Objekt - und Spurerkennung \| Objekt und Spurkerkennung]] und der [[Kom - Kommunikation \| Kommunikation]] die Bahnplanung umzusetzen und das CCF durch die Strecke zu führen. Dafür wird aus dem Spurpolynom die zu fahrende Geschwindigkeit und Richtung abgeleitet und an die Aktoren weitergegeben. Um möglichst genaue Ergebnisse zu erzielen, muss die Geschwindigkeit und die Richtung geregelt werden. Für den Hauptantrieb des CCF ist die Längsregelung verantwortlich, für die Lenkung die Querregelung.
	~~Im Sommersemester 2018 wurde darauf aufbauend~~ die ~~Thematik von [[Benutzer:Benedikt_Wulowitsch\|Benedikt Wulowitsch]]~~ und ~~[[Benutzer:Leonard_Herbstmann\|Leonard Herbstmann]] bearbeitet.~~
	~~In den Anforderungen~~ und ~~auch dem Pflichtenheft für das SoSe 2018 wurde als Aufgabe~~ die ~~Optimierung der Regler vorgesehen~~. ~~Diese werden im Sommersemester 2019 von [[Benutzer:Marcel_Broeckelmann\|Marcel Bröckelmann]] validiert~~ und die ~~Pflichten fortgeführt~~. ~~Im Wintersemester 2019/20 befassen sich [[Benutzer:Marcel_Broeckelmann\|Marcel Bröckelmann]]~~,~~[[Benutzer:Thomas_Miska\|Thomas Miska]], Christian und Isaac mit der Bahn- und Spurführung~~.

	Das Thema ~~Autonome Längs- und Querregelung~~ beinhaltet folgende Aufgaben:		Das Thema Längsregelung beinhaltet folgende Aufgaben:
			*Messen der Istgeschwindigkeit
	*Analyse Istgeschwindigkeitssignal		*Analyse Istgeschwindigkeitssignal
			*Regelung längs

			Das Thema Querregelung beinhaltet folgende Aufgaben:
	*Analyse Gierrate		*Analyse Gierrate
	*Regelung längs
	*Regelung quer		*Regelung quer
	~~Zur Querregelung ist neben der eigentlichen Reglerauslegung das~~ Querführungskonzept ~~und die~~ Parametrisierung des Einspurmodells (ESM) ~~erforderlich.<br>~~		*Querführungskonzept anhand des Spurpolynoms
	~~Das Ziel der Aufgabe ist die Auslegung der Längs- und Querregelung des Fahrzeugs.<br><br>~~		*Parametrisierung des Einspurmodells (ESM)

	Darüber hinaus gehört das Verhalten an Stopplinien zu den Aufgaben der ~~BSF~~.<br>
			Darüber hinaus gehört das Verhalten an Stopplinien zu den Aufgaben der Bahnplanung.<br>
	Hierzu gehören folgende Aufgaben:		Hierzu gehören folgende Aufgaben:
	*Reduktion der Geschwindigkeit bei erkannter Stopplinie		*Reduktion der Geschwindigkeit bei erkannter Stopplinie
Zeile 23:		Zeile 25:
	*Wiederanfahrt nach erkennen einer freien Kreuzung und Ablauf der Wartezeit		*Wiederanfahrt nach erkennen einer freien Kreuzung und Ablauf der Wartezeit

	=~~=Analyse Istgeschwindigkeit==~~		Ehemalige Mitwirkende:
			<div class="mw-collapsible mw-collapsed ">
			Im Sommersemester 2016 und im Wintersemester 2016/2017 wurde der Themenbereich von [[Benutzer:Marcus_Irmer\|Marcus Irmer]] und [[Benutzer:Robin_Kirsch\|Robin Kirsch]] bearbeitet. Die Dokumentation beruht auf der Vorarbeit von Daniel Block und Torben Petersen.
			Im Sommersemester 2018 wurde darauf aufbauend die Thematik von [[Benutzer:Benedikt_Wulowitsch\|Benedikt Wulowitsch]] und [[Benutzer:Leonard_Herbstmann\|Leonard Herbstmann]] bearbeitet.
			In den Anforderungen und auch dem Pflichtenheft für das SoSe 2018 wurde als Aufgabe die Optimierung der Regler vorgesehen. Diese werden im Sommersemester 2019 von [[Benutzer:Marcel_Broeckelmann\|Marcel Bröckelmann]] validiert und die Pflichten fortgeführt. Im Wintersemester 2019/20 befassen sich \| \|\|\|\|\|
			[[Benutzer:Marcel_Broeckelmann\|Marcel Bröckelmann]],[[Benutzer:Thomas_Miska\|Thomas Miska]], Christian und Isaac mit der Bahn- und Spurführung.
			</div>

	~~Bei~~ der Istgeschwindigkeit ~~wurde auf den Ergebnissen~~ der ~~vorangegangenen Semester zurückgegriffen~~.		==Längsregelung==
	~~Siehe Dazu:~~		Die Längsregelung des Fahrzeugs erfordert eine exakte Bestimmung der Ist- & Sollgeschwindigkeit. Aus diesem Grund wird im Folgenden das Konzept zur ''Bestimmung der Istgeschwindigkeit'' und der ''Bestimmung der Sollgeschwindigkeit'' betrachtet.
	~~[[Analyse Istgeschwindigkeit]]~~

	==~~Analyse Gierrate~~==		===Konzept zur Bestimmung der Istgeschwindigkeit===
			Die Geschwindigkeit des CCF wird mithilfe von [[Hall-Sensor \| Hall-Sensoren]] erfasst. Drei Hall-Sensoren sitzen auf der Motorachse und lösen jeweils einen Interrupt der dSpace Entwicklungskarte DS1104 aus.
			[[Bild:Hall-Sensor Motor-Anschluss.PNG\|200px\|mini\|Anschluss des Motors an den Motortreiber, mit dem Anschluss der Hall-Sensorik. Die Hall-Sensoren sind direkt mit der dSpace Karte DS1104 verbunden.]]
			Aus der Zeitdifferenz der Interrupts wird die Geschwindigkeit berechnet. Dies wird konkret mit Simulink-Blöcken aus der ''dSpace RTILib'' Bibliothek im dem Simulinkmodell ''CCF_online → SEN - Geschwindigkeit → SEN - Geschwindigkeit - Interrupt_Hall-Sensoren'' implementiert. <br>
			[[Bild:Online Sensor aktor test Sen Geschwindigkeit3.jpg\|600px\|thumb\|left\|Simulinkmodell SEN - Geschwindigkeit - Interrupt_Hall-Sensoren]]
			In der S-Function ''bestimmeGeschwindigkeit'' wird die Zeit der dSpace Karte DS1104 mit dem Befehl ''ts_time_read()'' ausgelesen und die Zeit des letzten Interrupts abgezogen. <br>
			Die ''zurückgelegte Strecke pro Interrupt'' wird durch die ermittelte Zeit geteilt. <br>


	~~Bei~~ der ~~Istgeschwindigkeit wurde auf den Ergebnissen der vorangegangenen Semester zurückgegriffen~~.		== Geschwindigkeitsberechnung ==
	~~Siehe Dazu~~:		Folgende Werte wurden empirisch festgestellt:
	[[~~Analyse Gierrate~~]]		Die Geschwindigkeit wird mit der Formel <math> v = \frac{s}{t} </math> bestimmt. [[https://de.wikipedia.org/wiki/Geschwindigkeit#Einfache_Sonderf%C3%A4lle Wikipedia)]]
			Die Strecke <math> s </math> ist bei einer theoretischen Berechnung der Radumfang des CCF. Da sich das Profil des Rades unter Belastung ändert, nehmen wir für den Raddurchmesser <math> 0,0621m </math> an. Der Radumfang ist damit <math> 0,0621m \cdot π ≈ 0,208m </math>. Der [[https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/AF:_Laengsgeschwindigkeit_(SenVx)\|Antriebsmotor LRP Vector X12 StockSpec 17.5T]] dreht sich 7 mal pro Radumdrehung, dabei werden 43 Hall-Flanken ausgelöst. Die Strecke pro Flanke ist damit <math> \frac{0,208m}{43} = 0,0048m </math>.

	~~==Längsregelung==~~
	Die Längsregelung des Fahrzeugs erfordert eine exakte Bestimmung der Sollgeschwindigkeit. Aus diesem Grund wird in den folgenden zwei Abschnitten das ''Konzept zur Bestimmung der Sollgeschwindigkeit'' betrachtet. Die Längsregelung soll im Groben so funktionieren, dass in Kurven die Längsgeschwindigkeit reduziert wird.


Zeile 44:		Zeile 56:

	Im Offline-Modus wird der Kameraparameter ''a'' aus der Position und der Richtung des im Einspurmodell simulierten Fahrzeugs berechnet. Die Parameter ''ESM_x_I_f64'' und ''ESM_y_I_f64'' beschreiben die Position des Fahrzeugs. Die Richtung des Fahrzeugs steht im Parameter ''ESM_psi_f64''. Der ''SenKam - Kamera''-Block des Offline-Modells wird in der Abbildung ''SenKam - Kamera (offline)'' dargestellt.		Im Offline-Modus wird der Kameraparameter ''a'' aus der Position und der Richtung des im Einspurmodell simulierten Fahrzeugs berechnet. Die Parameter ''ESM_x_I_f64'' und ''ESM_y_I_f64'' beschreiben die Position des Fahrzeugs. Die Richtung des Fahrzeugs steht im Parameter ''ESM_psi_f64''. Der ''SenKam - Kamera''-Block des Offline-Modells wird in der Abbildung ''SenKam - Kamera (offline)'' dargestellt.
	~~<br>~~
	<br>		<br>


	<br>Die Sollgeschwindigkeit wird im Online-Modell und im Offline-Modell im Baustein "Berechnung V-Soll" ermittelt. Die nachfolgende Abbildung 2 zeigt diesen Baustein, sowieso seine Beschaltung mit Parametern. Die Eingänge des Blocks sind die Kameraparameter ''SenKam_SpurA_f64'' und ''SenKam_SpurB_f64'', die Vorausschauweite ''BsfQuer_Vorausschauweite_f64'' und eine maximal zulässige Querbeschleunigung ''PAR_BsfQuer_a_max''. Innerhalb des Subsystems ''Berechnung V_Soll'' wird zum einen der Kurvenradius der Bahnkurve in Abhängigkeit der Vorausschauweite berechnet. In Kombinatino mit der Querbeschleunigung und dem aktuellen Kurvenradius wird eine Sollgeschwindigkeit ermittelt, welche am Ausgang des Bausteins abgerufen werden kann.		<br>Die Sollgeschwindigkeit wird im Online-Modell und im Offline-Modell im Baustein "Berechnung V-Soll" ermittelt. Die nachfolgende Abbildung 2 zeigt diesen Baustein, sowieso seine Beschaltung mit Parametern. Die Eingänge des Blocks sind die Kameraparameter ''SenKam_SpurA_f64'' und ''SenKam_SpurB_f64'', die Vorausschauweite ''BsfQuer_Vorausschauweite_f64'' und eine maximal zulässige Querbeschleunigung ''PAR_BsfQuer_a_max''. Innerhalb des Subsystems ''Berechnung V_Soll'' wird zum einen der Kurvenradius der Bahnkurve in Abhängigkeit der Vorausschauweite berechnet. In Kombinatino mit der Querbeschleunigung und dem aktuellen Kurvenradius wird eine Sollgeschwindigkeit ermittelt, welche am Ausgang des Bausteins abgerufen werden kann.
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	[[Datei:Veranderung der Geschwingigkeit mit den Regler PID.png\|600px\|mini\|zentriert\|Vergleich der Veränderung des Gaspedals, des P_Reglers und der Geschwindigkeit beim Regeln mit P-,I- und D-Regler]]		[[Datei:Veranderung der Geschwingigkeit mit den Regler PID.png\|600px\|mini\|zentriert\|Vergleich der Veränderung des Gaspedals, des P_Reglers und der Geschwindigkeit beim Regeln mit P-,I- und D-Regler]]
	Beim Fahren in der ganzen Strecke wird die Reaktionszeit verkürzt und ist die Änderung der Gaspedal und Ist-Geschwindigkeit immer ähnlicher.		Beim Fahren in der ganzen Strecke wird die Reaktionszeit verkürzt und ist die Änderung der Gaspedal und Ist-Geschwindigkeit immer ähnlicher.




			==Seiten aus vergangenen Semestern==
			Bei der Istgeschwindigkeit wurde auf den Ergebnissen der vorangegangenen Semester zurückgegriffen.
			Siehe Dazu:
			[[Analyse Istgeschwindigkeit]] <br>


	==Querregelung==		==Querregelung==
	Für die Querregelung wird verglichen, welche Bahn das Auto fahren würde (Istgröße) und welche Bahn das Auto fahren soll (Sollgröße). Zuerst wird die Bestimmung der Sollgröße beschrieben.		Für die Querregelung wird verglichen, welche Bahn das Auto fahren würde (Istgröße) und welche Bahn das Auto fahren soll (Sollgröße). Zuerst wird die Bestimmung der Sollgröße beschrieben.

			Bei der Gierrate wurde auf den Ergebnissen der vorangegangenen Semester zurückgegriffen.
			Siehe Dazu:
			[[Analyse Gierrate]]

	===Querführungskonzept===		===Querführungskonzept===

Chuan Pu: /* Längsregelung Wintersemester 2022/23 */

2023-01-14T16:32:11Z

Längsregelung Wintersemester 2022/23

← Nächstältere Version		Version vom 14. Januar 2023, 18:32 Uhr
Zeile 257:		Zeile 257:

	Um die Reaktionszeiten der Geschwindigkeit zu verkürzen, regeln wir die Werte von P-,I- und D-Anteil.P_Anteil = 4; I_Anteil = 1; D_Anteil = 0.2.		Um die Reaktionszeiten der Geschwindigkeit zu verkürzen, regeln wir die Werte von P-,I- und D-Anteil.P_Anteil = 4; I_Anteil = 1; D_Anteil = 0.2.
	[[Datei:~~屏幕截图 20230114~~ .png\|600px\|mini\|zentriert\|Vergleich der Veränderung des Gaspedals, des P_Reglers und der Geschwindigkeit beim Regeln mit P-,I- und D-Regler]]		[[Datei:Veranderung der Geschwingigkeit mit den Regler PID.png\|600px\|mini\|zentriert\|Vergleich der Veränderung des Gaspedals, des P_Reglers und der Geschwindigkeit beim Regeln mit P-,I- und D-Regler]]
	Beim Fahren in der ganzen Strecke wird die Reaktionszeit verkürzt und ist die Änderung der Gaspedal und Ist-Geschwindigkeit immer ähnlicher.		Beim Fahren in der ganzen Strecke wird die Reaktionszeit verkürzt und ist die Änderung der Gaspedal und Ist-Geschwindigkeit immer ähnlicher.