Data Acquisition (DAQ) Hakkında

[clc]

Dediklerinizi not ettim hocam. Bugün elimde STM32'den sensör verilerini alıp USB'den seri iletişim ile MATLAB ortamına aktarmayı denedim. Bunun üzerine biraz yoğunlaşacağım. Daha sonra gerçek test için doğrudan mekanik olarak sistemi yapıp dediğiniz yöntemleri de göz önünde bulundurarak test edeceğim. Belki de yoğun bir şekilde çalışırsam 6 ay bile sürmeyebilir.

Usb cdc ile 10mbit falan aktarmıştım ben zamanında diye hatırlıyorum, hatta python dan deneyince çökmüştü python. Bu tür projeler var internette bence ilk önce bir örnek bulmaya çalış, bazen keşfedilmiş çok geliştirilmiş üstüne kafa patlatılmış sistemleri görmezden gelip sil baştan başlamaya çalışıyoruz sonra projeler geri kalıyor.

 

[s.dogacolakoglu]

öncelikle ihtiyaç duyacağın sistemin örnekleme hızı, çözünürlüğü ve voltaj aralığını belirlemelisin.
örneğin benim projemde 10 khz 12 bit ve 0-5 volt aralığında örnekleme yeterli ve 3 kanal örnekleyeceğim gibi.
buradan ne tip bir donanıma ihtiyaç duyacağın ortaya çıkacak.

Dediğinizi biraz araştırdım ve şimdi anladım. İlk önce sistemin doğal frekansını anlamam gerekiyor ve buna göre de kontrol etmem için gereken örnekleme hızını buluyorum. Bulmak sayısal değil de fikir ve mantık olarak yani. Daha sonra bu örnekleme hız kapasitesine sahip sensör tercihi yapıyorum.

Usb cdc ile 10mbit falan aktarmıştım ben zamanında diye hatırlıyorum, hatta python dan deneyince çökmüştü python. Bu tür projeler var internette bence ilk önce bir örnek bulmaya çalış, bazen keşfedilmiş çok geliştirilmiş üstüne kafa patlatılmış sistemleri görmezden gelip sil baştan başlamaya çalışıyoruz sonra projeler geri kalıyor.

Github da olan lojik analizörlere bakıyorum hocam güzel projeler var. İhtiyacım olanı bulursam diğer kişilerin faydalanması için burada da paylaşırım.

 

[czorgormez]

Dediğinizi biraz araştırdım ve şimdi anladım. İlk önce sistemin doğal frekansını anlamam gerekiyor ve buna göre de kontrol etmem için gereken örnekleme hızını buluyorum. Bulmak sayısal değil de fikir ve mantık olarak yani. Daha sonra bu örnekleme hız kapasitesine sahip sensör tercihi yapıyorum.

Github da olan lojik analizörlere bakıyorum hocam güzel projeler var. İhtiyacım olanı bulursam diğer kişilerin faydalanması için burada da paylaşırım.

kurmaya çalıştığın sistemi anlatırsan bu konuda fikir verebiliriz. örneğin ters pendulum, motor hız kontrol vs. gibi mekanik sistemlerde 1000hz örnekleme frekansı çoğunlukla yeterlidir. bir sıvıyı ısıtmak veya kimyasal prosesleri kontrol gibi işlemlerde ise 10-100 hz bile yeterli olabilir.
bunlar basit bir mikrokontrolör için bile çok kolay işler. yani karmaşık pahalı kartlara - üst düzey sistemlere ihtiyacın olmayabilir.

 

[s.dogacolakoglu]

kurmaya çalıştığın sistemi anlatırsan bu konuda fikir verebiliriz. örneğin ters pendulum, motor hız kontrol vs. gibi mekanik sistemlerde 1000hz örnekleme frekansı çoğunlukla yeterlidir. bir sıvıyı ısıtmak veya kimyasal prosesleri kontrol gibi işlemlerde ise 10-100 hz bile yeterli olabilir.
bunlar basit bir mikrokontrolör için bile çok kolay işler. yani karmaşık pahalı kartlara - üst düzey sistemlere ihtiyacın olmayabilir.

Kurmaya çalıştığım sistem https://www.quanser.com/products/3-dof-hover/. Ağırlıklı olarak drone üzerine çalışmak istediğim için kontrolcü/observer performans testi yapmak istiyorum. Ayrıca sistemi istediğim açıya yönlendireyim vs. İleride kumandalı bir sisteme de döndürebilirim, ama biraz bilgi sahibi olmam gerekiyor.

 

[czorgormez]

bu sistemin pozisyonunu en basit olarak 2 potansiyometre ile okuyabilirsin daha kompleks bir sistem olarak gyro-accelerometre kullanıp bunları kalman filtreden geçirerek açısal pozisyon elde edebilirsin.

burada pozisyonu korumak için yüksek frekanslara hiç gerek yok 100hz bile yeterli 200 ya da 500 hz olursa daha iyi. potları da 8 bit olarak okumak yeterli olacaktır. yani en basit-ucuz arduino kartı bile ihtiyaç duyduğun veriyi sana sağlar. motorları da 4 adet pwm ile sürebilirsin.

böyle bir sistem için logic analizöre ihtiyacın yok.

 

[clc]

Quanser in inverted pendulumunu kullandım ben, hatırlamıyorum ama yüksek bir frekans da değildi. Sistemleri kopya çekilebilir düzeyde basit. Bence kopya çekip aynısını yapabilirsin. O zaman yapısını biraz kurcalamıştım bence deney platformu olarak baya başarılı. Ana nokta olarak şu hoşuma gitmişti, hep bilinen kaliteli malları kullanmışlar. Mesela motor mu, faulhaber diye hatırlıyorum. Bu sayede datasheetten bütün verileri çekip modelde motoru kullanmak için kendin deney yapmıyorsun. Çünkü büyük oranda tutuyor

 

[s.dogacolakoglu]

bu sistemin pozisyonunu en basit olarak 2 potansiyometre ile okuyabilirsin daha kompleks bir sistem olarak gyro-accelerometre kullanıp bunları kalman filtreden geçirerek açısal pozisyon elde edebilirsin.

burada pozisyonu korumak için yüksek frekanslara hiç gerek yok 100hz bile yeterli 200 ya da 500 hz olursa daha iyi. potları da 8 bit olarak okumak yeterli olacaktır. yani en basit-ucuz arduino kartı bile ihtiyaç duyduğun veriyi sana sağlar. motorları da 4 adet pwm ile sürebilirsin.

böyle bir sistem için logic analizöre ihtiyacın yok.

IMU'larda drift sorunu olduğu için kullanmak istemedim, ama pratik deneyimim yok. Yalnızca IMU attitude kontrolü için yeterli olur mu? Ayrıca model de mükemmel olmayacak ve IMU'da drift yapacak, bu durumda kalman filtresi tasarlarken hangi veriye güveneceğim?

Potansiyometre ile pozisyon bilgisi konusunda bilgim yok, onu araştıracağım.

Quanser in inverted pendulumunu kullandım ben, hatırlamıyorum ama yüksek bir frekans da değildi. Sistemleri kopya çekilebilir düzeyde basit. Bence kopya çekip aynısını yapabilirsin. O zaman yapısını biraz kurcalamıştım bence deney platformu olarak baya başarılı. Ana nokta olarak şu hoşuma gitmişti, hep bilinen kaliteli malları kullanmışlar. Mesela motor mu, faulhaber diye hatırlıyorum. Bu sayede datasheetten bütün verileri çekip modelde motoru kullanmak için kendin deney yapmıyorsun. Çünkü büyük oranda tutuyor

Kafamdaki temel fikir dediğiniz gibi direkt sistemi kopyalamaktı. Aslında dediğiniz gibi kopyalaması çok zor değil fakat Quanser firması bu deney kitlerini 50-60.000 dolara satıyor. Ayrıca attitude kontrol için bazı deney kitlerinin laboratuvar kitapçığı oluyor. Sistemin direk modelinin nasıl çıkartıldığını anlatıp doğrudan kontrolcü tasarlıyor. Quanser'in böyle bir kitapçığı var mıydı?

 

[clc]

Kitapçık var mıydı hatırlamıyorum. Ama kullanılan motorun marka modeli, enkoderlerin specleri vs her şey vardı. Dişli kutusunun ıvır zıvırı, her milin inertiasına vs erişebiliyordunuz tablo halindeydi diye hatırlıyorum. Sanırım öğrenciler erişmesin diye kapalı ama deneyin bütün her şeyine pre lab dan lab work e kadar olan şeyleri kapalı şekilde sunuyorlar. Çünkü biz takip etmesek de kendilerinin başka bir deney sıralaması vardı ve buna göre hazırlanmış deneyler, cevap anahtarları da vardı diye hatırlıyorum.

 

[czorgormez]

inverted pendulum için 3d yazıcıdan basılmış mekanikler bir kayış sistemi ve bulabildiğin motor ne ise onu bağlayıp deney yapabilirsin. sonuçta askeri-endüstriyel birşey tasarlamıyorsun burada amaç öğrenmek ve denemek ise atacağın her adım faydalı olacaktır.

 

[s.dogacolakoglu]

Kitapçık var mıydı hatırlamıyorum. Ama kullanılan motorun marka modeli, enkoderlerin specleri vs her şey vardı. Dişli kutusunun ıvır zıvırı, her milin inertiasına vs erişebiliyordunuz tablo halindeydi diye hatırlıyorum. Sanırım öğrenciler erişmesin diye kapalı ama deneyin bütün her şeyine pre lab dan lab work e kadar olan şeyleri kapalı şekilde sunuyorlar. Çünkü biz takip etmesek de kendilerinin başka bir deney sıralaması vardı ve buna göre hazırlanmış deneyler, cevap anahtarları da vardı diye hatırlıyorum.

Kullanılan parçaların spesifikasyonlarını kullanacağım parçaların datasheet'in erişebilirim fakat modeller ve örnek kontrolcü tasarımları çok öğretici oluyor. Açıkcası da onlara ihtiyacım var. Kontrol 2 dersinde lab'da servo motor pozisyon kontrol kiti vardı. Hangi firmanındı hatırlamıyorum ama asistan bizimle deney kitapçığını paylaşmıştı. Orada hem sistemin adım adım modellenmesi hem de adım adım kontrolcü tasarımları falan vardı. MATLAB üzerinden, doğrudan gerçek zamanlı pozisyon kontrolü yapabiliyordunuz.

 

[s.dogacolakoglu]

inverted pendulum için 3d yazıcıdan basılmış mekanikler bir kayış sistemi ve bulabildiğin motor ne ise onu bağlayıp deney yapabilirsin. sonuçta askeri-endüstriyel birşey tasarlamıyorsun burada amaç öğrenmek ve denemek ise atacağın her adım faydalı olacaktır.

Aslında bu konuda haklısınız. Tasarlanması çok kolay olan bir sistemden başlamak doğrudan uygulamaya geçmek için büyük bir kolaylık sağlar.

 

[czorgormez]

çok kompleks işlere modellemelere gerek yok. basit bir pid loop o sarkacı rahatlıkla dengede tutar. mesela ne olur ilk başta sarkacın kendi kendine ayağa kalkma kısmı yapmazsın. sarkacı denge noktasında başlatırsın. bu arada değişik pid parametrelerinin nasıl tepki verdiğine bakarsın.

ama konuyu akademik derinlikle yüzlerce sayfa döküman, makale, o olsun - bu olsun diye ilerletirsen. bütcen ve zamanın yetmez kontrol edilemez karışık bir noktaya gelir. bu konu düşüdüğün kadar karmaşık değil. evet derine gidersen arkasında kitaplar yazılacak kadar fizik bilimi konusu çıkar ama şu an buna girmene gerek yok. en üst layerdan başla. basit bir çalışan sistem yap. bunda edindiğin tecrübe ile bir miktar daha gelişmiş sistemi yap.

 

[s.dogacolakoglu]

Tamamdır hocam, dediğiniz gibi başlayacağım. Yardımcı olduğunuz için teşekkür ederim.