Hvordan virker XTE i en autopilot?

[2nd Trikker'n]

Dette er en tråd kun for spesiellt interesserte.

 

Kan noen forklare meg hvordan PID regulatoren tolker XTE?

 

PS. For å spare en del fingertupper, jeg vet hva XTE er.

[sailorboy]

Dersom autopiloten kan bruke XTE (Cross track error) så er det et modevalg for dette på autopiloten. (NAV, Track, Pilot eller lignende)

 

Når moden der en ønsker å følge et track er valgt, så brukes XTE input i tillegg til retning på track leg til å justere kursen som autopiloten skal følge.

 

Justering av kursen for å bringe XTE til null er kontrollert av en track kontroller. Dette er en egen kontroller i autopiloten som oftest at PI typen. Den vanlige PID regulatoren som brukes av autopiloten for å holde ønsket kurs blir nedgradert til en PD regulator for å unngå problemet med å ha to I-ledd i serie.

 

Eksempel : En har lagt opp en track leg mellom 2 waypoints med retning 000 grader (rett nordover). Båten er 100 meter øst for track, og XTE viser 100 meter (positiv til høyre for track). I utgangspunktet får autopiloten beskjed om å styre 000 grader som er track retningen. Så kommer track controlleren og endrer ønsket kurs til feks. 350 grader for å bringe båten mot track. Track regulatoren vil gradvis endre korreksjon av ønsket kurs for å bringe båten pent inn til track.

 

 

sailorBoy

[2nd Trikker'n]

Den vanlige PID regulatoren som brukes av autopiloten for å holde ønsket kurs blir nedgradert til en PD regulator for å unngå problemet med å ha to I-ledd i serie.

 

Takk det var informativt.

Håper du har tid til et spørsmål til.

 

Bakgrunn: I forhistorisk tid da autopiloter var analoge, og vi brukte NMEA 180 Simple, så ble kun XTE overført fra GPS. På den tiden var også autpilotene kun PI regulatorer. Så vidt jeg husker

 

Siden man heller ikke kan ha 2 PI regulatorer i serie, så er det min oppfattning at autopiloten styrte direkte etter XTE og ignorerte det analoge signalet fra kompasset. Det binære XTE tallet ble omvandlet til en spenning av en DA converter.

 

Dette er mange år siden, og hukommelsen min har nesten blitt et sort hull, så jeg ser ikke bort fra at jeg tar feil.

[sailorboy]

Bra at du forstod hva jeg mente her 2'nd trikkeren.

 

Jeg har ikke historie langt nok tilbake til NMEA-0183 Simple, men det er i sakens natur at en autopilot ikke kan nyttegjøre seg av XTE informasjon alene. Autopiloten trenger kompass informasjon pluss eventuell rate informasjon som er diskutert i denne strengen... Cross track informasjonen i XTE setningen fra kartplotteren gir autopiloten informasjon om ønsket kurs som autopiloten skal styre for å komme mot track, på samme måte som om du selv skulle gi inn en ønsket kurs til autopiloten for å oppnå det samme. XTE informasjon er derfor ikke en erstatning for kompass informasjon som jo autopiloten trenger for å vite hvilken kurs båten har i øyeblikket.

 

En regulator av denne type (PID/PI) trenger en tilbakekobling for å fungere. Det som jo er litt morsomt er at det i teorien er mulig å lage en sløv regulator for autopilot som kun benytter kurs informasjon fra en enkelt GPS antenne. Autopiloten må da ha lave forsterknings faktorer for å ikke ligge "foran" informasjonen fra GPS som jo er avhengig av at båten beveger seg for å kunne bergne en kurs. For små båter som lett påvirkes av bølger osv. er denne metoden av tilbakekobling lite enget. Det blir jo som å korrigere kursen ved kun å kikke bakover på din egen kjølevanns stripe på sjøen.

 

sailorBoy

[BMP]

En vanlig autopilot bruker ikke en PID algoritme men en PD algoritme det er kun om man har aktivert autotrim at det kommer inn en integrator i systemet. En annen ting er at en vanlig autopilot består av to tegulatorer som er kaskadekoblet med rorposisjon i indre sløyfe og kurs i ytre. XTE vil faktisk ikke gå rett inn i noen av regulatorene (kursregulator eller rorposisjonsregulator)den kommer inn som en koreksjon på SP (ønsket kurs) til kursregulatoren. Det hele blir da faktisk en tredobel kaskadesløyfe. Den vanligste algoritmen er at piloten styrer opp 1 grad for hvær 1/10 kabellengde man er fra kurslinjen. Her kan det imidlertid ligge en svak integrator som over tid vil kunne dra vgiket helt ned i 0 men det er ikke tilfellet for alle piloter.

[2nd Trikker'n]

Takk for svar igjen.

 

Jeg omtaler tiden før NMEA 183 v1. Faktisk helt tilbake til begynnelsen- NMEA 180

 

NMEA 180 Simple (Den første NMEA settningen - som startet det hele)

The simple format consists of a single data byte transmitted at

intervals of 0.8 to 5 seconds, at 1200 baud with odd parity.

Bits 5 - 0 give the cross-track error in units of 0.1 uS or 0.01

nautical mile. The error is given in offset binary, with a

count of 1 representing full scale right error, 32 (hex 20) for

on course, and 63 (hex 3f) full scale left error. Bit 6 is a 1

if the data is valid, and bit 7 is 0 to indicate the simple

data format.

 

Som du ser så er det en svært begrenset protokoll, og kun for autopilot.

 

På denne tiden var P regulatoren en diffrensial forsterker som leste det analoge signalet fra kursgiver og balanserte det mot feedback signalet fra rorføleren. Autopiloter dengang, viste ikke hva kursen var, kun hvor stort avviket fra kurs var og flyttet roret deretter.

 

Under denne forutsettning er det jeg synes å huske at XTE verdien, etter DA, erstattet feilsignalet fra kompasset.

Og som du skriver med en demping av feed back signalet for å oppnå <1 for regulatoren i sin helehet.

 

Dette er det andre her på BP som kaller vrøvl, og jeg ser ikke bort fra at de har rett.

 

Ka du tru?

[BMP]

Ikke så rart at noen kaller det for vrøvel for det er det de er. XTE erstatet aldrig kursinformasjonen verken da eller nå.

[2nd Trikker'n]

Hyggelig at du kommer med annen kommentar enn kun negative adjektiver, BMP.

 

Jeg beklager å si det men når du sier "før og nå", så tar du feil kanskje feil.

 

I de autopilotene på det tidspunkt NMEA 180 S kom var det flere som hadde kun en feedbacksløyfe.

 

At de har to i dag, har du sikkert rett i.

 

Jeg har hatt lignende problemer med diskusjoner om radar her på BP, for min erfaring med radar er også fossil, den gang radarskjermene var runde.

[sailorboy]

Det er helt riktig som du skriver BMP.

 

Koslig teknisk chat på en fredags natt... En autopilot kan jo slå av I leddet dersom det er ønskelig uten at jeg skjønner når dette skulle være ønskelig, unntatt ved track kjøring.

 

Jeg tok ikke med ror servo kontrolleren i min betraktning siden denne ikke alltid er med i den sammenheng jeg er vant med. Rorservo skal oppfylle autopilotens ror kommando ønske. Hva autopiloten ønsker av rorkommando avhenger av autopilot kontrollernen sin beregnet ror vinkel for å bringe båten til ønsket kompasskurs.

 

Som jeg nevnte er XTE informasjon for "sent" til å bruke til å korrigere kursen til en liten båt. Det benyttes heller ikke på de store båtene, men det er et krav og nødvendighet at et kompass gir båtens virkelige kurs i øyeblikket. På større båter er det et krav at det benyttes gyro kompass i stedet for de gamle magnet kompass med pick up mekanisme. SOLAS krav krever minst 2 kompass som kan sammenligner mot hverandre for at det skal være godkjent for store båter. Fremdeles er det ofte at det andre kompasset et magnet kompass. En del fornuftig konservativ holdning er på sin plass.

 

sailorBoy

[REM]

Koslig teknisk chat på en fredags natt...

.....og ikke minst informativ for oss som trodde vi viste hvordan piloten opererte.

[2nd Trikker'n]

Jaja, Det sorte hull i min hjerne slår til igjen.

 

Som jeg begynte å ane da BMP fortalte om mauseren sin. Beklager at jeg tvilte.

[Mulligan]

teknisk chat på en fredags natt.

 

Er det K-pos du sysler med?

[roaldbj]

Jeg kjenner ikke til de tekniske systemene/algoritmene/annet som benyttes for å få båten inn mot veipunktet med en eller annen XTE-funksjon.

Det som imidlertid er erfaringen med siste Raymarine-oppgradering av softvare er at kursen nå har en annen seilas i forhold til tidligere.

Jeg blir nå bedt om å konfirmere veipunktet omlag 0.1 nm før veipunktet nås (mulig noe mindre avstand).

Dersom jeg bekrefter, utfører autopiloten umiddeelbart et lite utslag som gjør at kursendringen ved selve veipunktet er atskillig mindre enn tidligere.

Jeg sendte forespørsel til Raymarine.com om beregningsgrunnlaget, men fikk aldri noe svar.

Siste gerenasjonene autopiloter fra Raymarine synes å ha relativt avanserte "autolearn"-funksjoner som tar hensyn til svingkarakteristikker ved den enkelte båt.

Jeg skjøner ikke hvor god styring vår autopilot utfører i medsjø. Jeg har ingen mulighet for å utføre tilsvarende manualet.

[sailorboy]

Korrekt Mulligan

 

Sjekk www.kongsberg.com og søk på autopilot.

 

Selv om vi er lokalisert i de dype skoger i numedal så er firmaet et av verdens største leverandør av maritime styresystemer og elektronikk.

 

 

sailorBoy

[Isfeldt]

Hei Sailorboy

 

Kongsberg er en bedrift på totalt ca 2000 ansatte "inclusiv alle i Defence, Maritim etc."

Hva med Northrup Grumman 100000 ansatte.

Hva med

 

 

Thales

Honywell

L3 Communication

Locheed Martin

osv.

 

Kongsberg har endel teknologier de er flinke på

men det får være grenser for overdrivelse.

 

Bjarne Isfeldt

[Frøken Fryd]

Hvorfor er denne tråden flyttet? Har ikke dette noe med båt å gjøre?

[Sjøtummel]

Det blir jo som å korrigere kursen ved kun å kikke bakover på din egen kjølevanns stripe på sjøen.

Veldig god analogi i et forum hvor jeg antar at ikke så mange har relevant utdanning for å forstå den tekniske beskrivelsen.

 

(Her kan jo folk prøve selv, dersom de husker på å også ha en utkikk som ser framover.)

Redigert 24.Mars.2009 av Sjøtummel (see edit history)