THMMY.gr

H ιπτάμενη μικρο-πλατφόρμα Ithakicopter διαθέτει δύο ελικοφόρους μικρο-κινητήρες συνεχούς ρεύματος. Ο έλεγχος των μικρο-κινητήρων γίνεται με τη βοήθεια δύο συρόμενων ρυθμιστών (Java sliders) δύναμης προώθησης (thrust controllers). Η θέση κάθε ρυθμιστή ορίζει με ακρίβεια 8 bits το duty cycle μιάς κυματομορφής PWM των 120 Hz η οποία με τη σειρά της μέσω στοιχείου power MOSFET ελέγχει την τάση λειτουργίας και επομένως τον αριθμό στροφών ανα λεπτό RPM του αντίστοιχου μικρο-κινητήρα.

Οι κυματομορφές ελέγχου παράγονται από τους χρονιστές των 8 bits TIMER0 και TIMER2 ενός μικρο-ελεγκτή AVR ATmega32.

Προς το παρόν, η μικρο-πλατφόρμα Ithakicopter έχει βαθμό ελευθερίας ένα και κάτι :) Για τον λόγο αυτόν οι ρυθμιστές μετακινούνται κατ' αρχήν ταυτόχρονα. Ωστόσο με δεξί κλικ σε οποιονδήποτε ρυθμιστή οι δύο ρυθμιστές "ξεκομπλάρουν" και μετακινούνται ανεξάρτητα. Επόμενο δεξί κλικ επαναφέρει τους ρυθμιστές σε ταυτόχρονη λειτουργία.

Οι θέσεις των ρυθμιστών μηδενίζονται αυτόματα αν υπάρξει αδράνεια χειρισμών για περισσότερο από 18 δευτερόλεπτα.

Ο έλεγχος της μικρο-πλατφόρμας γίνεται με διαφορετικές σταθερές χρόνου ανάλογα με την φορά κίνησης αλλά και τις συνθήκες θορύβου και απόκρισης του δικτύου επικοινωνίας. Η λειτουργία αυτή εκτελείται με τη βοήθεια του χρονιστή των 16 bits TIMER1 του μικρο-ελεγκτή AVR ATmega32.

Η εφαρμογή Java applet του τερματικού επικοινωνεί με τον σερβερ Ιθάκη του εικονικού εργαστηρίου του μαθήματος με πρωτόκολλο TCP/IP ενώ ο σερβερ επικοινωνεί με τον μικρο-ελεγκτή με πρωτόκολλο ασύγχρονης επικοινωνίας RS232 στα 9600 bps. Ωστόσο για την επικοινωνία client-server στην εργασία του μαθήματος χρησιμοποιείται το πρωτόκoλλο UDP/IP.

Η θέση της μικρο-πλατφόρμας προσδιορίζεται σε πραγματικό χρόνο (real-time tracking) με τεχνικές επεξεργασίας εικόνας που εντοπίζουν τη θέση δεικτών LED υπέρυθρης ακτινοβολίας (infrared markers) ανεξάρτητα από τον φωτισμό του χώρου ή/και ανιχνεύουν την κίνηση ανελαστικού σώματος (rigid body motion detection).

O ήχος που ακούγεται από το τερματικό αντιστοιχεί στην τρέχουσα τιμή του duty-cycle των κυματομορφών PWM που χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο, σύμφωνα με τα παραπάνω, της προωθητικής δύναμης των μικρο-κινητήρων.

Στη θέση Auto λειτουργεί μηχανισμός autopilot με στοιχειώδη υβριδικό αλγόριθμο ελέγχου τύπου PID - όχι PID - και μεταβλητή περίοδο δειγματοληψίας προσήμου τιμών σφάλματος θέσης (variable position error sign sampling). Το επιθυμητό επίπεδο flight level μπορεί να αλλάξει με αριστερό κλικ πάνω στο frame του real-time video. Τι παρατηρείτε ως προς τη λειτουργία του αλγορίθμου ? Πως θα μπορούσε να βελτιωθεί ο μηχανισμός autopilot ?

Ας σημειωθεί ότι ο σερβερ Ιθάκη παρέχει τη δυνατότητα ελέγχου της μικρο-πλατφόρμας Ithakicopter από περισσότερα του ενός τερματικά ταυτόχρονα. Στις περιπτώσεις αυτές ο μικρο-ελεγκτής AVR ATmega32 αποκρίνεται στην τελευταία χρονικά εντολή ελέγχου ανεξαρτήτως της ταυτότητας του τερματικού προέλευσής της ενώ ο σερβερ ενημερώνει όλα τα υπόλοιπα τερματικά που συμβαίνει να είναι on-line με τις τρέχουσες τιμές λειτουργίας του συστήματος (status broadcasting).