entwicklung und test der führungssoftware für das auv ... · pdf filetechnik (ast)...
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6 DOF StarrkörpermodellHydrodynamikmodellierung durch bekannte Heuristiken
Forschung
C++ Visual Studio 2010
Vorwärtsschub uNicklagewinkel ΘKurswinkel ΨTauchen w
Führungsregler „Line of Sight“ (LOS)Zustandsregler oder adaptive entkoppelte PID-Regler
www.tu-ilmenau.de
Entwicklung und Test der Führungssoftware für das AUV „CWolf“ mittels MBD
Mission & Task Management
Vehicle
Autopilot
Navigation
FOG
DVL GPS
...
Thruster Interface
M1
M4
M2
M3
VB
VS
CAN
mission plan
Mike Eichhorn, Ralf Taubert, Christoph AmentTechnische Universität [email protected]
Marco Jacobi, Divas Karimanzira, Torsten PfützenreuterFraunhofer [email protected]
HerausforderungEntwicklung der Führungssoftware für das Autonome Unterwasser-fahrzeug „CWolf“ des Fraunhofer-Institutsteils Angewandte System-technik (AST) unter Einhaltung der zeitlichen Restriktionen und der spezifizierten Anforderungen.
LösungVerwendung von MATLAB und Simulink für den Model-Based Design (MBD) Ansatz zur Modellierung, Simulation und Implementierung des Autopiloten und des physikalischen Fahrzeugmodells auf die ent-sprechenden Zielplattformen.
Autopilot Physikalisches Fahrzeugmodell
Algorithmen sollen als ausführbares Programm unter Windows 7 32-bit auf einem Mini-PC laufen
Schnelle Modifikation der Algorithmen bei Seeversuchen Durchführung einer Reglerparameteroptimierung Robustes Regelverhalten im gesamten Arbeits-
bereich (u = -1.0-3.0 m/s)
Einbindung des Fahrzeugmodells als C++ Klasse in den Linux-basierten Fahrzeugsimulator am AST
Nutzung der blockorientierten Struktur von Simulink zum einfachen visuellen Editieren der Funktionalitäten
Modell wird für den Entwurf des Autopiloten verwendetRealistische Nachbildung des Fahrzeugverhaltens
Dieses Projekt wurde mit Mitteln des Europäischen Fonds für nationale Entwicklung (EFRE) der Europäischen Union durch die Thüringer Koordinierungsstelle für Transnationale und Interregionale Aktivitäten (Koordinierungsstelle TNA) unter dem Förderkennzeichen TNA VIII-3/2011 gefördert.
EICHHORN, MIKE; TAUBERT, RALF; AMENT, CHRISTOPH; JACOBI, MARCO AND PFUETZENREUTER, TORSTEN: Modular AUV System for Sea Water Quality Monitoring and Management - Oceans '13 IEEE Bergen, 2013.TAUBERT, RALF; EICHHORN, MIKE; AMENT, CHRISTOPH; JACOBI, MARCO; PFUETZENREUTER, TORSTEN: Model Identification and Controller Parameter Optimization for an Autopilot Design for Autonomous Underwater Vehicles - Oceans '14 IEEE Taipei, 2014.
Anforderungen
Entwurf
Automatic Code GenerationC++ Headers: RTWAutopilot.h, rtwtypes.h, rtw_solver.h, rt_defines.h, rt_zcfcn.h, rtGetInf.h,...
Integration
Simulink Coder™
C++ Sources: RTWAutopilot.cpp, RTWAutopilot_data.cpp, rtGetInf.cpp, rt_zcfcn.cpp,...
Report: .html
Autopilot_C:Autopilot.cpp
Library: Autopilot.lib=
+
Executable:Autopilot.exe
Main Function: main_Autopilot.cpp
C-Mex-S-Function: sfun_Autopilot.mexw32
Wrapper-S-Function: sfun_Autopilot.cpp =
+ +
=
IV. TP: Test bei SeeversuchenPokini Z550Intel Atom, 2GB RAM,Windows 7 32-bit
III. TP: Test im Fahrzeugsimulator
CWOLFVehicleModel_C
m_desiredActuators : LLC_Setpoints_CWolfm_actualActuators : LLC_Setpoints_CWolf
CWOLFVehicleModel_C()<<virtual>> ~CWOLFVehicleModel_C()<<const>> GetActualActuators()SetDesiredActuators()<<virtual>> Init()<<virtual>> Update()
(from CWOLFVehicleModel)
ConSys Messaging
navData
SetpointsCourse
Vehicle Dynamics Simulator
SetpointsThruster
navData
Vehicle Kinematics Simulator
SetpointsCourse
navData
navDataSetpointsThruster
SetpointsCourse
navData
+
ConSys SoftwareFramework
Testphasen (TP)I. Test der Funktionalität und der
Interaktion der einzelnen Module II. Test des erzeugten C und C++
Codes der einzelnen ModuleIII. Test der einzelnen ausführbaren
Modulprogramme im SimulatorIV. Test der Software bei realen
Versuchsfahrten
Simulink System zum Test des Autopiloten
Blockschaltbild des Fahrzeugmodells
Simulink-System des Fahrzeugmodells
Umsetzung
I. TP: Test in MATLAB/Simulink
Einbindung des gene-rierten Codes in die Klasse des Fahrzeugmodells
Simulink Coder™
SetpointsThruster
Vergleich
Implementierung
II. TP: Test in MATLAB/Simulink
( ) ( ) ( ) g( ) ( )RB RB A r A r r r r A
HydrostatikStarrkörper Hydrodynamik
M C M C D B u