Lage - und Tiefenregler MMI

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    • Lage - und Tiefenregler MMI

      Als Modell Ubootfahrer steht man vor der Problematik, daß das Boot unter Wasser schlecht zu sehen ist.
      Damit man trotzdem schnell geradeaus fahren kann, benötigt man Helferlein, die Steuerung der Tiefe des Bootes unterstützen. Nur so kann man gut eine konstante Tiefe halten!
      Mit Hilfe einer Elektonischen Schaltung, die Sensoren für die Tiefe (Drucksensor) und die Lage im Wasser enthält, habe ich dieses Problem gelöst.
      Außer der Sensorik sind in der Schaltung weitere Funktionen enthalten:
      - Mischer
      - Servowegsbegrenzung
      - Unterspannungs Erkennung
      - Empfangsausfall Erkennung
      - Mehr- Kanal- Schalter (MKS)
      - Akku Konfigurations Einstellung
      - Betriebsstunden Zähler
      - Diagnose
      - ...

      Ich werde, in loser Folge, auf die einzelnen Funktionen der Schaltung eingehen...

      Der Anhang enthält schon mal die Bedienungsanleitung
      Dateien
    • hier habe ich mal die verschiedenen Reglerfunktionen beschrieben:


      Lageregler


      Der Lageregler sorgt dafür, daß das Boot waagerecht im Wasser liegt. Dadurch ist das Boot auch bei schneller Fahrt beherrschbar und läuft ohne „Delfinbewegungen“ grade durchs Wasser.

      Dynamische Lageregelung

      Durch den Lageregler wird das Boot waagerecht im Wasser gehalten. Dadurch reagiert es träge auf Steuerungen in der Nickachse. Bei schnellen Booten kann es gewünscht sein, daß das Boot auch einmal aus dem Wasser springt. Solche Manöver werden durch einen statischen Lageregler erschwert.

      Deshalb kann man eine sogenannte dynamische Lageregelung aktivieren. Diese bewirkt, daß der Lageregler in seiner Wirkung abhängig von der Nick Knüppelstellung ist. D. h. ist der Steuerknüppel für die Nickachse in Mittelstellung, so arbeitet der Lageregler ganz normal. Zieht oder drückt man jetzt am Nickknüppel so wird der Lageregler in seiner Wirkung immer schwächer. So sind auch extreme Manöver problemlos möglich.

      Querregler

      Boote, bei denen der Schwerpunkt, bezogen auf die Rollachse, ziemlichin der Mitte liegt, reagieren empfindlich auf Kippmomente, wie sie z. B. durch die Antriebsschraube erzeugt werden. Das kann im Extremfall dazu führen, daß das Boot beim Gas geben unkontrollierbar durchs Wasser trudelt. Dieses Verhalten, wird durch den Querregler kompensiert.

      Tiefenregler

      Unterseeboote fahren, wie der Name schon sagt, oft unter Wasser. Abhängig davon, wie klar das Wasser grade ist, kann es schwer sein, zu erkennen, wie tief das Boot grade taucht. Hier soll der Tiefenregler helfen, denn dieser hält das Boot automatisch auf der vorgegebenen Zieltiefe, die zwischen 0 und 125cm liegen kann.

      Automatische Tiefenreglerkalibrierung

      Der Tiefenregler arbeitet mit Hilfe eines Absolutdruckmessers. Da der Luftdruck außerhalb des Wassers, der die Tauchtiefe 0 repräsentiert, vom Wetter und der aktuellen Höhe über dem Meeresspiegel abhängt, ist es wichtig, daß der Druckmesser vor Fahrtbeginn kalibriert wird. Dieses geschieht jedesmal automatisch beim Einschalten.
    • Reglerkalibrierung während der Fahrt


      Ein wenig Regler Theorie


      In dem Board werden sogenannte PD- Regler Algorithmen verwendet um die Lage um Nick- und Querachse zu regeln. Der Tiefenregler verwendet einen P- Regler. „KP“ und „KD“ sind Reglerparameter, die dafür sorgen, daß die Regler optimal funktionieren.

      Der KP Parameter stellt die Reaktion des Reglers auf Abweichungen vom Sollwert ein. D. h. das Boot soll 50cm tief tauchen, befindet sich aber in Wirklichkeit in 60cm Tiefe. Die Abweichung von 10cm bewirkt, daß das Tiefenruder das Boot nach ober steuert. Je größer man den Parameter KP wählt, um so stärker erfolgt die Einwirkung.

      Der KD Parameter stellt die Reaktion auf Änderungen der Lage ein. Wenn, z. B., das Boot um die Nickachse nach unten kippt, wird gegen diese Drehbewegung gesteuert, indem das Tiefenruder das Boot nach oben steuert. Auch hier gilt: Je größer man den Parameter KD wählt, um so stärker erfolgt die Einwirkung.

      Jetzt könnte man auf die Idee kommen, die Reglerparameter so groß wie möglich einzustellen, um eine möglichst gute Regler Performance zu erreichen. Das würde leider zu sogenannten „Regelschwingungen“ führen. Das kann man sich so vorstellen: Das Boot ist zu tief. Das Merkt der Regler und versucht so stark wie möglich gegenzusteuern. Das Boot stellt sich auf und kommt näher an die Oberfläche. In dem Moment, wo es die Solltiefe erreicht hat, bemerkt das der Regler wieder und stellt das Tiefenruder gerade. Die Lage des Bootes ist aber noch nach oben gerichtet, so daß das Boot weiter aufsteigt. Auch das bemerkt der Regler und steuert wieder gegen. Die Folge ist, daß das Boot wie ein Delphin auf und ab pendelt.

      Die Kunst ist also, möglichst optimale Werte für die Reglerparameter zu finden.


      Finden guter Reglerparameter


      Die Reglerparameter lassen sich, in unserem Fall, am besten experimentell herausfinden. Um das zu ermöglichen, lassen sich „Kalibriermodi“ aktivieren. Bei aktiviertem Kalibriermodus kann man die Reglerparameter, während der Fahrt, mit dem Sender verändern. So kann man mit den Reglerparametern so lange experimentieren, bis das Boot optimal geradeausläuft.