Onderwerp: Stuurautomaat zorgt niet voor rechte koers

Yep schreef :
De EV-1 zit weer in de mast.
Daar er nu veel gevaren wordt heb ik niet eens rondjes hoeven draaien want de balk onderin de p70 is al verdwenen.
Het valt me nu op dat voor de gehele 360 graden de ingestelde koers minus 3 graden de COG is.
Ofwel, best goed dus.
Dit kan ik overigens vergrendelen indien gewenst.

Verder:
Varen over de lijn naar een waypoint gaat goed onder rustige omstandigheden.
Maar bij wat stroming, meer wind, deining en golven wordt het almaar minder.
De AP zorgt ervoor dat de boot steeds meer veel te scherp gaat corrigeren.
Op de automaat (alleen op koers) gaat alles een stuk beter.

Ik heb gelezen in de manual dat er soms nog wat geëxperimenteerd kan worden met boottype, etc.
Daar ga ik dan maar eens mee beginnen.
Wie weet vind ik ook goede instellingen voor ruwer weer.
Tips altijd welkom.
Thanks!!!

Yep schreef :
Dit zijn inderdaad de enige twee opties tenzij je wind en stroming (richting en snelheid) bekend maakt aan de AP.

1. vaar op waypoint, met wind en stroming zal je dan gebogen lijn volgen dus moet zo nu en dan je zeilstanden aanpassen.
2. vaar op koers, je boot zal vaste koers gaan varen, maar door de wind en de stroming zal je niet op het waypoint aankomen dat je in je hoofd had.

Dank je Kees.
Het kompas is ingesteld en gecorrigeerd voor een afwijking van 2 graden rondom.
Er rest mij niets anders dan andere beschikbare instellingen stuk voort stuk uit te proberen zoals eerder gemeld.

Yep schreef :
Ik heb deze discussie over het volgen van een track gevoerd met RM voor een SPX5 automaat.




Antwoord:



Wat ik merk dat er gebeurt:

Boot stuurt op track.
Er ontstaat een XTE
Correctie van een graad of 15.
Tot de XTE weer 0 is.

Het is wel ietsje geavanceerder dan dit, maar niet vreselijk veel.

Zo wordt inderdaad XTE geminimaliseerd zonder al te veel extra meters, maar hier is aan de wind, en voor de wind, niet mee te zeilen.

De cross-track error wordt standaard in een XTE of RMB nmea0183 bericht gegeven in nautische mijlen met twee cijfers achter de komma. Dat houdt in dat je automaat er pas achter komt als je minstens 18 meter van track zit. Als je dan niet meteen flink opstuurt (15 graden noem ik flink) zit je al snel op de dubbele afstand. Kortom, XTE-gebaseerde tracking is best wel grofstoffelijk, afhankelijk van je verwachtingen. Leuk voor een motorboot op open zee of zo.

In opencpn kun je drie cijfers achter de komma opgeven, maar het is maar net wat je stuurautomaat ermee doet. Voor zever ik weet zijn de parameters die specificeren wat de stuurautomaat met een XTE doet in tracking modus niet te tunen op commerciele produkten. Waarschijnlijk ook omdat geen enkele consument er ooit echt serieuze interesse in heeft getoond.

Een stuur automaat of iemand aan het roer kan slechts beperkt een idee hebben van wat er in, de nabije, toekomst zal gebeuren. Voor de stuurautomaat geld in principe alleen dat als de kompas ligging van de boeg een bepaalde waarde heeft dat als het roer rechtuit staat de boot in min of meer die richting zal gaan varen. Idem voor een roer van naar BB of SB zal de boot als die gaat bewegen in een richting gaan draaien. De kompas ligging zal dat groter of kleiner worden.
Als het een mens is aan het roer, met de nodige ervaring, zal die ook nog een inschatting van wind drift en stroom effect kunnen maken.
Alle andere info zoals XTE of COG kan pas achteraf nadat het heeft plaats gevonden waargenomen worden.
Natuurlijk kan een automaat onthouden welke fout er in het verleden, een aantal secondes, gemaakt is en de aanname doen dat in de toekomst , ook weer een aantal secondes, weer de zelfde fout zal plaatsvinden en daarop anticiperen. Echter als golf, wind of stroom veranderd ontstaat een afwijking van de vorige fout en moet er een nieuwe berekening gemaakt worden van de nieuwe ontstane fout.
De volgende leerfase van de automaat is het proberen te herkennen of er zich een repeterende fout afwijking voordoet.
Maar de essentie is dat het allemaal achteraf pas gecorrigeerd kan worden. Dat resulteert dus in een slingerende koers.

Het lukt wel, maar dan heb je inderdaad een ander algorithme nodig

ironman schreef :
Een glazen bol ? Die geeft inzicht in de toekomst.

Yep schreef : Ik ken de stuurautomaat uit dit topic niet. Maar ik denk dat het verwachtingspatroon hier (veel) te hoog is.
Een boot moet kunnen bewegen. Je moet hem dus ook in zijn koers ruimte geven om naar beide kanten een beetje af te kunnen afwijken van zijn ingestelde koers om, indien nodig, daarna door de stuurautomaat gecorrigeerd te kunnen worden. Een boot heeft namelijk ook de neiging om na een beetje afwijking de ene kant uit uit zichzelf weer terug te komen de andere kant uit. Alleen dat kost tijd en die moet je de stuurautomaat wel geven. Een stuurautomaat die je geen bewegingsruimte gunt gaat continue corrigeren, maar wel altijd achteraf omdat een afwijking eerst geconstateerd moet worden. De kans is daarbij dat de automaat te grote correcties doorvoert hetgeen ertoe leidt dat het stuurgedrag alleen maar onrustiger wordt omdat iedere correctie in feite de volgende correctie alweer introduceert. Vroeger had je op een stuurautomaat een knop "yaw" en een "delay". Daarnaast kon je ook de hoeveelheid roer instellen. Afhankelijk van de omstandigheden stelde je deze in. Bij meer zeegang moest je alles wat hoger zetten. Bij bladstil weer kon je ze bijna op nul zetten. En als je hier voldoende ervaring mee had stuurde dat fantastisch.
Ik vaar al mijn leven lang met een stuurautomaat en ik denk dat je blij mag zijn als je op zee de automaat op 5 graden nauwkeurig kunt laten sturen, zeker als de omstandigheden wat minder zijn. En als hij dan goed ingesteld staat zal dat bij goed weer misschien per saldo in een uiteindelijke afwijking van 3 graden uitmonden. Een stuurafwijking van max 2 graden is in mijn ogen niet realistisch. Natuurlijk moet je proberen om de beste instellingen te vinden. Maar je zult ook op een zeker moment moeten accepteren dat je een zekere afwijking zult moeten accepteren, anders kan een stuurautomaat niet werken.
Mvg Felix

Dank voor alle reacties!!!
By the way: Het betreft een motorjacht.
Ik heb dus geen lange kiel en zeilen die stabiliteit bevorderen.
Daarnaast is het ook nog een rondspant, voorwaar een rompvorm die wat meer bewegelijkheid toelaat.
Daar het kompas ingeregeld is zal meer verfijning uit andere instellingen moeten komen.
Meer kan ik niet doen.

@SimondeDanser en 3Noreen:
Helemaal eens met jullie betoog.
Afwijkingen accepteer ik, zeker op een ingestelde 'route'.
Maar als correcties uitmonden is bijna gewelddadig corrigeren, dan is het een instellingenkwestie.
Overigens heb ik tijdens de vaart op 'automatisch' of 'route' de mogelijkheid de reactiesnelheid te beïnvloeden (3 standen, 'vrije tijd', 'kruisen' of 'prestatie').

@ironman:
Zeker niet.
Als het watertje rustig is, dan werkt 'route' en 'automaat' top.
De afwijking blijft dan beperkt tot 0 of 1 meter(!!!) met de knop op 'prestatie'.
Met de knop op 'vrije tijd' of 'kruisen' vaar je ook nog maar maximaal 2 tot 4 meter van de ingestelde lijn.

Yep schreef :
Ik zou hier maar tevreden mee zijn. Dit is een nauwkeurigheid waar de spoorwegen amper bij in de buurt komen.

Ik herken het probleem van een XTE > 0.00 geheel niet.
Zeilend of op de motor, veel of weinig wind, de AP weet de XTE altijd op 0.00 te houden en hard naar de gewenste track terugsturen gebeurt nooit.
De COG zit in een RMC (of soortgelijke PGN) en komt elke seconde uit de GPS binnen bij de AP.
Bij een snelle GPS zelfs 10 keer per seconde.
En die COG kan natuurlijk binnen die seconde een aantal graden veranderd zijn. Maar de XTE niet.
Dan kan de AP daar direct op reageren, lang voordat de XTE 0.01 is geworden.

0,01 Nm XTE is 18,5 meter.
Om dat in 1 seconde (voor de volgende RMC) te doen is er een zijwaartse snelheid nodig van 36 kts. Doe je best

Wat ook helpt is een flink groot roer onder de boot. Dat werkt meteen.

Kan iemand nog wat roepen over eerder gestelde vragen zoals:

- De oude fluxgate liet de magnetische koers zien via een vector op de Axiom, de huidige nieuwe Axiom/ACU-400/EV1 niet, deze laat alleen de COG vector zien
Mis ik iets?

- De manual vertelt:
Belangrijk: Als u het scheepstype wijzigt nadat u het Dokpierkalibratieproces (met behulp van de Dokpierwizard) hebt uitgevoerd, worden alle instellingen van de inbedrijfstelling gereset naar de standaard instellingen en dient u het Dokpierkalibratieproces opnieuw uit te voeren.
Heeft dit dan ook impact op de kompaskalibratie (hetgeen me niet logisch lijkt)?

Dank jullie!

Mijn GPS geeft een COG op 0,1 graad. Dus als mijn GPS een nauwkeurigheid van 100% zou hebben. Wat die uiteraard niet heeft. Kan mijn koers feitelijk 0,05 graden afwijken van wat de GPS mij vertelt. Als mijn automaat daarop zou sturen zou die na 1 mijl varen maximaal 1,5 meter naast de track zitten. Als mijn waypoint nog tien mijl te gaan is moet de XTR ruim 31 meter worden voordat de koers naar het waypoint 0,1 graad veranderd.

Elk meet instrument heeft een onnauwkeurigheid. Het is niet anders in deze wereld. 100% nauwkeurig bestaat in het meten niet.

Zeker waar. maar pas gaan sturen op een afwijking van 18,5 meter is nergens voor nodig.

Aanvullend op wat 3Noreen zegt over afrondingsfouten in de data een stukje control theorie:

De XTE is de integraal van de fout in de gestuurde COG (de geaccumuleerde fout, uitgedrukt als afstand). Sneller en beter is dus om te sturen op die COG (want: vroege informatie!) en (zeer traag) eventueel wat bij te sturen als de boot na enige tijd tóch merkbaar náást de koerslijn verzeild zou zijn.

Nóg beter is om (aannemende dat de HDG sneller is dan de COG metingen) op kompas te sturen en de te sturen kompaskoers aan te passen (te "trimmen") opdat de gewenste COG gestuurd wordt.

Als de AP op 'route' naar een waypoint staat bij iets ruwer water roep ik heel vaak herhaald en met stemverheffing tegen dat ding: Naar SB of naar BB. Uiteindelijk luistert hij/zij wel, maar veel te laat.
En dat begint het zwiepen.
De mens kan het nu dus beter dan de AP.
Ik zie het liever andersom.

3Noreen schreef :
Dat klopt.

Maar.

Elk geregeld systeem heeft een bandbreedte. Dat is de frequentie van verstoringen die niet meer gevolgd kan worden. Dat bereik je door een aantal zaken:
Voldoende nauwkeurige meting.
Voldoende snelle meting.
Voldoende hoge sample frequentie van de rekenaar.
vastheid of losheid van het verband tussen actie en reactie van het proces.
Welke grootheid je meet.

Als je koers meet, kun je pas actie ondernemen als de beweging gebeurt is. Koers is de Z rotatie positie van je boot.
Als je een gyroscoop inbouwt, kun je Z rotatie snelheid meten. Je meet dus signaal als de koers aan het veranderen is, dit loopt dus voor op daadwerkelijke koers.
Je zou ook nog de rotatie versnelling kunnen meten. Dan meet je wat voorloopt op de snelheid.

Dat kan nog altijd betekenen dat een AP strakker stuurt dan een mens.

Een van de dingen die me aanspreken in de AP van ZP, is dat je daadwerkelijk de regelparameters zelf kunt instellen. En tegelijkertijd is dat ook een risico: De zaak kan instabiel worden.

Joop66 schreef : Jij snapt het!

Eens, maar waar een mens nog steeds veel beter in is, het voorspellen wat gaat gebeuren door ofwel het herkennen van patronen ("na een windshift volgt een vlaag waardoor de boot helling maakt, gaat oploeven en dus bijgestuurd moet worden") of optische early indicators gebruiken ("er komt een grote golf aan schuin van achteren; ik val alvast iets af om in een surf te komen")

Het paradoxale is dat voor een klein bootje op ruig water een slingerende koers vaak de meest efficiënte is. Lees het snelst.

Even een vergelijking HDG en COG.
De HDG komt uit de EV1, 10Hz, maar in de Miniplex teruggebracht tot 1Hz (steeds 1 op de 10 doorgelaten).
De COG komt uit een RMC uit de GPS in de AIS (Ctrx), 1Hz.
Alles gelogd door SPD.

Plaatje is 5 minuten hoog aan de wind tijdens de Oktoberraces 2022. Hard sturen op de tell tales.
Er zit een overstag in van bijna 20 seconden.
X-as seconden. Y-as kompas.

Je ziet hoe snel de COG steeds de HDG volgt. Elk hobbeltje in de HDG komt direct of max 1 seconde later terug in de COG. Je hoeft echt niet lang te meten om een correcte COG te hebben.

Dat de 2 lijnen niet precies over elkaar heen vallen:
- minimale tijdverschuiving
- deviatie in de EV1
- drift. Ene boeg ligt COG blauw onder bruin, na de tack erboven. Drift dus.

Baasklusje schreef :
Het verschi tussen COG en HDG ben ik niet bang voor. Die 1 s sampling wel. Dat betekent meteen een bandbreedt van max 0.5Hz. Alles wat sneller gaat kannie dus niks mee. En dat vreet ook aan de performance bij elke 5 en elke 10 s. Steeds iets minder, maar nog steeds. En dat is wel relevant.

Joop66 schreef :
Maar een AP kan op COG elke seconde beetje bijsturen, ipv een half uur te wachten op XTE 0.01
En daar ging het toch om?

En de massa van een boot is toch flink. in 0,5 seconde gaat die niet heel veel aan de haal.
Natuurlijk is sneller(10Hz) beter, maar dat is duur en zeldzaam.

Baasklusje schreef : En nu een grafiek waarin je de XTE uitzet tegen de tijd. Die grafiek die op 0.00 NM zou moeten staan