Onderwerp: Motion sensor/rate compass voor stuurautomaat

Ben op zoek naar achtergrond en begrip over verschillensde rate compassen om te kijken of ik mijn low-budget Lowrance Point-1 kan gebruiken hiervoor. Dit is een GPS sensor (20 Hz), electronisch gestabiliseerde heading sensor (10 Hz) maar geeft ook dezelde PGN127257 output als de veel duurdere RC42 die als "rate compass" verkocht wordt.
In een tabel zegt Simrad dat die van mij geschikt is om voor electronische chart overlays te gebruiken, maar niet voor MARPA of stuurautomaten. Vraag me af wat de verschillen dan zijn of dat dit een gedeelte marketing is; de Point-1 is van 10 jaar nieuwere technologie tenslotte.

Raymarine Evolution autopilot specificeert dat hun EV-sensor een 9-assig systeem gebruikt maar vertelt verder niet welke data daar dan uitkomt. Wel dat het N2K compatible is allemaal. Enige N2K sentence die hier mee te maken kan hebben is volgens mij PGN127257 "Attitude", welke roll, pitch en yaw bevat.

Ik ken "yaw" uit de vliegtuigwereld, maar hoe moet ik dit interpreteren op een boot? Wat is het verschil tussen "yaw" en "heading" en hoe meet de sensor dat?

Goed, dan hebben we er 3. Wat zouden de overige 6 kunnen zijn? Die gaan dan hoogstwaarschijnlijk niet via N2K maar "proprietary" van EV sensor naar stuurcomputer. Wordt zijwaarde versnelling (gieren), voorwaartse versnelling (surfen/afremmen) en hoogteversnelling (pompen/inzinken) gemeten wellicht?

Voor de resterende 3 kan ik me voorstellen dat deze wederom yaw, pitch en roll meten maar dan de snelheid of versnelling daarvan? Maar dat zou het ontvangende apparaat ook moeten kunnen herleiden.

Voor Simrad/B&G/Lowrance zijn er o.a. de RC42 en (veel) goedkopere Lowrance point-1. Beide geven PGN127257 "Attitude". Het enige verschil daarin kan volgens mij de nauwkeurigheid zijn.

Wie heeft hier wel eens over nagedacht of help mee logisch te denken?

Wat doet een geavanceerde moderne automaat met deze extra metingen die een helmstokautomaat meestal niet heeft? En wat zijn dit voor algorithmes? Dit is lang geen PID meer, maar wellicht worden toestand schatters gebruikt (men spreekt ook van zelflerendheid, Autohelm destijds al van "automatic sea state filtering". Jammer dat de grote merken daar zo weinig over onthullen...

Zijn er hier mensen die hier meer inzitten?

gr Maarten

Ik weet niet precies van de hoed en de rand, maar in vergelijkbare meetsystemen wordt een 6 assige versnellingssensor gebruikt om de 6 vrijheidsgraden te meten. Op den duur wordt dat voor lange koersen onnauwkeurig en daarom wordt er bijgestuurd met GPS. GPS is nauwkeurig tot op een paar meter en heeft een lage verversingsgraad de versnellingsmeter vult alles tussen de metingen in en vult het aan met beweging die de GPS sensor niet kan meten.

De algorithmes zijn complex. In de Transat 650 waren er op een gegeven moment mensen die harder voeren, simpelweg omdat ze een betere stuurautomaatsoftware hadden. Deze software kan zelfs omgaan met een snel accelererend bootje dat van de golven af planeert.

Ik moet aannemen dat de stuurautomaat zelf leert wat de weg van de minste correctie is. Ofwel dat deze code bevat om in te schatten hoezeer het schip reageert op golven en stuurautomaatcorrecties en de regelstrategie daar op aanpast.

In het algemeen denken wij consumenten dan direct aan super geavanceerde algorithmes, maar die konden best wel eens simpeler zijn dan je zou denken. Ingewikkelde dingen vragen veel tuning en vergroten de kans dat het ergens op een schip net niet werkt.

Er zijn met name in Frankrijk stuurautomaatsoftware schrijvers die voor de transat en de grotere oceaanraces software hebben ontwikkeld en ik denk dat je er vergif op in kan nemen dat die code daarna verkocht is aan een grote jongen.

De consencus is over het algemeen dat NKE de beste stuurautomaten heeft, en ik weet dat rond 2006 de meeste softwareschrijvers voor de transat werkten met een hydraulische NKE.

Leuke materie!

Zou een goede autopilot sneller kunnen sturen (kortstondig dan om vermoeiing uit te sluiten) dan een getrainde stuurman of zou dit nog steeds andersom zijn?

Om in een surf (wat bij de Loper heel relatief was, maar toch) to komen trok ik meestal de helmstok iets naar me toe net voordat de extra helling kwam: kont was dan al iets omhoog getilt. Zouden automaten ook zoiets doen tegenwoordig!? Dat zou betekenen dat het niet puur om het stabiliseren van het schip gaat maar om van de omstandigheden gebruik te kunnen maken. Dit zou ook kunnen betekenen dat je voor motorschepen ander gedrag wilt dan voor zo'n transat boot!

Dit verklaart misschien ook dat bv B&G meerdere ranges heeft: van simpel tot de zaken die jij hiervoor voorstelt!

Hoe meer input je in die stuurautomaat kan stoppen, hoe beter hij stuurt. In de transat is het heel normaal om bij gebrek aan concentratie de stuurautomaat te laten sturen. Die is altijd geconcentreerd. Als jij normaal de boot 100% kan laten varen, en door vermoeiing maar 75% vaart, kun je beter de autopilot laten sturen als die 80% haalt.

Een schipper die zijn boot goed kent zal ongetwijfeld harder sturen dan een automaat dat ooit kan. Jij kan de zee voor je lezen, de automaat niet.

Hoe breder toepasbaar de autopilot, hoe minder specifiek hij is. Hij is slechts zo goed als de grootste gemeenschappelijke deler!

Om een kompas echt goed te laten aanwijzen moet dat horizontaal ten opzichte van het aardoppervlak zijn opgesteld en mag dan niet versnellen of vertragen bij beweging. Dat eerste geldt ook voor een elektronisch kompas.

Als je dus een elektronisch kompas hebt die vast is opgesteld op de boot wijst hij meer fout aan dan goed afhankelijk van de stand van de boot.

De standaard oplossing is gebruik te maken van een gyrokompas.
Die houdt zijn oorspronkelijke stand vast bij bewegingen van het schip. Maar dan niet de stand ten opzichte van de aarde, maar in de ruimte. En aangezien de aarde draait, verdraait ook het gyrokompas ten opzichte van de aarde. Bovendien heeft een gyro ook last van wrijving waardoor hij niet helemaal zijn stand zal vasthouden.
Dat betekent dat je het gyrokompas langzaam moet laten volgen op een magnetisch kompas. Daarvan moet je dan het gemiddelde bepalen en ook zeker weten dat het kompas gemiddeld horizontaal staat.

Je kan een elktronische gyro maken met een 3 assige rotatie sensor gecombineerd met een 3 assige versnellingsopnemer. Met wat rekenwerk kan je dan zien hoe het echte horizontale vlak is georienteerd (3 assen) ten opzichte van de momentane stand van het schip. Als je de oorspronkelijke richting van dat vlak wist toen alles niet bewoog weet je dus ook de richting. Maar ook dat zal je weer langzaam een magnetisch kompas moeten laten volgen. Dan wel de kompasrichting van het op de boot vast opgestelde elektronisch 3 assig magnetisch kompas gecompenseerd voor de orientatie van het horizontale vlak.

Hoop dat het zo in grote lijnen wat duidlijk is wat er moet gebeuren om een goede richting aanduiding uit een systeem te krijgen.

Dan nog even over yaw en heading:
yaw (en roll en pitch) gaan alleen over de stand an het schip ten opzichte van het horizontale vlak. Met de richting heeft dat dus niet direct iets te maken.
Dan over richtingen, die heb je in principe in vier soorten:
Magnetic track: richting van de verplaasting over de (vaste) grond ten opzichte van het lokaal magnetisch veld.
Magnetic heading: richting van de lengteas van het schip ten opzichte van het lokaal magnetisch veld.
True track: richting van de verplaatsing over de (vaste) grond ten opzichte van het ware noorden.
True heading: richting van de lengteas van het schip ten opzichte van het ware noorden.

Dat betekent ook dat GPS (met één antenne) niet echt geschikt is om een gyrokompas te kompenseren. Een GPS meet de bewegingsrichting, er moet dus beweging zijn, ten opzicht van de grond, m.a.w. de track. Een kompas geeft een magnetic heading, dus de richting van de lengteas van het schip, en geen track. GPS is wel weer geschikt om met de bsturing van het schip de gevaren track te verbeteren.

Antwoord op de vraag, hoe ontstaat een 9-assig systeem

Als eerste elk sensor type heeft 3 assen die elk 90 graden t.o.v. elkaar gedraaid zijn.
Als je 9 dus deelt door de 3 assen hou je 3 verschillende sensoren over. Te weten;

1 magneto sensor - (te vergelijken met ouderwets kompas)
2 gyro (elektronische variant van een draaiende tol)
3 acceleratie meter (meet dus het sneller en langzamer gaan)

Deze 3 sensoren hebben allemaal hun specifieke fouten. Door slime software worden de fouten van het ene stelsel gecorrigeerd door het andere. Waardoor je een over all betere sensor (koers aanduiding) hebt.

Dank voor de heldere uitleg!

Mooi dat deze techniek tegenwoordig zo goedkoop kan zijn!

Die lowrance is dezelfde als Simrad GS25 or a B&G ZG100. Zie ook www.panbo.com/archives/2013/02...vhfgps_handheld.html
Gek genoeg zie ik in de documentatie ervan dat ie niet gebruikt zou kunnen worden als gestabiliseerd kompas voor aansturing van je stuurautomaat. Ik zou het gewoon proberen!
Ik heb zelf de airmar h2183: www.airmartechnology.com/uploads/brochures/h2183.pdf en die geeft als ik het zo zie dezelfde gegevens. Dat ding is echt waanzinnig goed als stuurkompas, ik stuur nooit meer zelf.. Onvergelijkbaar veel beter dan een fluxgate alleen.
Airmar heeft ook nog eenzelfde ding als jij, combinatie van gps en rategyro: www.airmartechnology.com/uploads/brochures/gh2183.pdf. Ik denk dat dat ding €900 kost!
Het lowrance ding is echt mooi en echt een koopje! Als ik jou was zou ik m omstickeren naar B&G, dan is het een echt zeilmerk..

Zal eens kijken of B&G losse striping verkoopt - Lowrance wordt vermarkt voor sportvisboten geloof ik

Maar dat Panbo draadje is interessant inderdaad, vooral de discussie eronder. Die gaat precies over jouw opmerking.

Blijkt dat de Point-1 een 6-assig stabilisatiesysteem heeft (en 10Hz geeft geen 20Hz zoals ik eerder dacht).
Enige nadeel zou zijn dat ik een RC42 aan de onderkant van de kajuittafel kunnen monteren (ongeveer stampmiddelpunt) en de Point-1 nu op de hekstoel staat (vanwege de GPS). Dat zou het dynamisch gedrag ten goede kunnen komen omdat er minder gestabiliseerd/gerekend zou hoeven worden. Voor de RC42N wordt wel iets gezegd over dynamisch gedrag, voor de Point-1 niet. Ik weet niet of dit een reden heeft.

Ik heb de AP nog niet, maar ga het proberen en laat tzt wel weten hoe het bevalt.

Edit:
Airmar H2183 is 9-assig (magneto, acceleratie en snelheid)
Lowrance P-1 is 6-assig (magneto en acceleratie)

Specs Airmar zijn ook beter: 1gr static, 2gr dynamic vs. 3 gr (ongespecificeerd). Niets over of dit statische fouten of random fouten zijn. Statische fouten maken m.i. niet zoveel uit; setpoint koers wordt toch al continu aangepast door stuurcomputer a.h.v. AWA, TWA, XTE etc.

3Noreen schreef :
Niet helemaal:
1 magneto sensor - (te vergelijken met ouderwets kompas)
2 rotatiesensor (rate sensor)
3 acceleratie meter (meet dus het sneller en langzamer gaan) EN meet de zwaartekracht

Met de combinatie van de acceleratiesensor en de rotatiesensor wordt het effect van een draaiende tol wiskundig nagebootst, maar dan een tol die zijn stand vasthoudt ten opzichte van de aarde, niet ten opzichte van de ruimte. Dus de compensatie met de magnetosensor speelt dan een ondergeschikte rol, maar voor extra nauwkeurigheid wel noodzakelijk. En zeker bij de initialisatie van het systeem essentieel om de beginstand te weten.
Omdat de acceleratiesensor ook de zwaartekracht er bij meet weet je de richting van de 'tol' tov het aardoppervlak. Daarvoor moet dan tijdens de initialisatie van het systeem het systeem zelf niet of nauwelijks bewegen.
Eigenlijk zou de rotatiesensor genoeg moeten zijn om de stand te weten als je de beginstand weet. Er zit echter een offset fout op de ratesensoren die je mee integreert als je de hoek stand uitrekent. Om dat te compenseren heb je weer de acceleratiesensor nodig die 'gemiddeld' de zwaartkracht meet.