Układ pomiaru położenia kątowego z wykorzystaniem aplikacji mobilnej

Autor:         inż.  Maciej Kołuda

Promotor:    dr inż. Dominik Łuczak

Praca dyplomowa inżynierska. Studia stacjonarne.

Celem pracy inżynierskiej było zaprojektowanie dedykowanej aplikacji na urządzenia mobilne z systemem operacyjnym Android, która powinna zapewniać akwizycję oraz przesłanie danych z czujników, dzięki którym będzie można wykorzystać smartfon (ang. smartphone) do pomiaru położenia kątowego. Interaktywnym środowiskiem, które posłużyło do przetwarzania danych, odebranych po protokole UDP (protokół pakietów użytkownika, ang. User Datagram Protocol) był Matlab. Głównymi zadaniami po stronie tego programu były: interpolacja do stałego okresu próbkowania, filtracja, wizualizacja przetworzonych danych oraz obliczenie położenia kątowego jakie zostanie zadane na wolnoobrotowym stanowisku.

W celu porównania różnych metod estymacji położenia kątowego wykorzystano trzy filtry: filtr Kalmana, filtr Madgwicka oraz filtr komplementarny. Pomiary przeprowadzono również dla zmiennych promieni okręgu, po którym poruszał się smartfon.

Zaobserwowano, że dla większych promieni okręgu błąd położenia końcowego smartfonu w przypadku filtru Madgwicka narastał wraz ze zwiększeniem tej długości. Postanowiono wprowadzić współczynnik korygujący (skalujący) prędkość obrotową dostarczaną z żyroskopu na wejście tego filtru.

W celu dokonania pomiaru położenia kątowego zostało wykorzystane wolnoobrotowe stanowisko badawcze (Rys. 8), do którego sztywno przytwierdzono smartfon za pomocą zmodyfikowanego uchwytu samochodowego do telefonu komórkowego. Aby określić dokładność dokonywania pomiarów przez aplikację mobilną zostały zadane za pośrednictwem stanowiska kontrolno-pomiarowego (Rys. 10) obroty elementu wykonawczego (Rys. 9). Prędkość kątowa jaka została wymuszona wynosiła 18 [°/s] i był to ruch jednostajny po okręgu.

Rys. 10 Stanowisko kontrolno-pomiarowe.