Onderwerp: Bluetooth Autopilot App - Video

@ pieter

Ideetjes Voor de toekomst;

- Nachtstand
- Disable screendimmer

Ik had de app aan in de auto in donker, gaf zelfs op minimaal scherm nog veel licht, en de screensaver viel in.

Calidris schreef :
Goed om te weten dat hij door de Google review is, daar kreeg ik geen bericht van. Zal deze week een nieuwe versie live zetten. Ik ga eerst eens doorontwikkelen. Wil zelf wel iets meer aan gebruiksvriendelijkheid doen als mensen hem nu echt gaan gebruiken.

Ik heb nog een aardig lijstje van zaken die ik ga doorontwikkelen. Ik heb nog niet met nacht gezeild, dus nog niet aan gedacht. Als het goed is blijft je scherm als de AutoPilot aanstaat, altijd aan. Als autopilot off, dan gaat je scherm dimmen zoals gewoonlijk. Ik zal de app wel overwegend zwart maken, scheelt aanzienlijk veel stroom bij OLED schermen.

In een auto werkt een magnetisch kompas niet is mijn ervaring.

Pieter Oskam schreef :
Ik begrijp dat je eerst gaat doorontwikkelen.

Ik was bijrijder 'savonds van Nijmegen naar FRl, dusspelen met de app. In de auto indedaad beroerd, maar wel ROT. Als je over een brug rijd weet je niet wat je ziet in de stalen auto!

Maar goed werk, eerst hier de juiste Hbridge vinden.

@Pieter

Vanmorgen een esp32 geflashed met de eps32 autopilot motor driver. De verbinding met de app werkte direct. Op de serial monitor zie ik direct alle motor commando's voorbijkomen zodra de app is ingeschakeld en de autopilot is geactiveerd. Heb vertrouwen dat dit gaat werken. Als ik vandaag nog tijd heb knoop ik ook de hbridge er aan vast met de motor. Hoop dat ik snel een proefvaart kan maken.

@caldris als ik op mijn telefoon de nacht/ slaap stand activeer is de app in zwart wit. Misschien wel afhankelijk van je telefoon ( ik heb een pixel). Of had je iets ander in gedachte voor de nachtmodus?

arneh schreef :
Dat had ik ook met minimale lichtstand, maar in donker is elke Lux of Candela teveel, het enige dat helpt zijn dan donkere kleuren.

Ik vroeg een koopvaardij kapitein (Rooie Dirk) destijds wat hij de belangrijkste knop op de brug vond, zijn antwoord was: De dim-knop...

Vaak is het een lastig evenwicht vinden tussen wat je nog kan lezen op je scherm en wat je dan nog ziet in pikkedonker als je naar buiten kijkt.

@pieter

Bij het opnieuw opstarten van de app springen de P en D naar de default instelling. Misschien wel handig als deze instellingen persistent zijn. Ook het wijzigen van de P I D lijkt niet altijd direct effect te hebben.

Calidris schreef : Precies daarom is een display loze oplossing het mooist, naar mijn mening. En het is ook niet echt nodig bij een AP, als je het slim aanpakt.
less is more.

@Pieter

Wat mij opvalt als ik de log bekijk van de motor speed & richting dat het soms gebeurt dat de motor van vol vooruit naar vol achteruit gaat. Dit zal in de praktijk misschien niet vaak voorkomen, maar als per ongeluk de telefoon oppakt of draait kan het wel gebeuren. Dit lijkt me niet oke voor de motor. Zie de log hieronder als voorbeeld. Misschien het beste dit af te vangen aan de arduino kant maar kan natuurlijk ook in de app.

speed 150 direction 1
speed 0 direction 1
speed 411 direction 1
speed 1753 direction 1
speed 2920 direction 1
speed 2054 direction 1
speed 1473 direction 1
speed 716 direction 1
speed 2133 direction 0
speed 3057 direction 0
speed 2096 direction 0
speed 2061 direction 0

Voor Android is er een app waarmee je het display heel erg donker kan zetten, daarmee kan je dimmen, onafhankelijk van de app die je gebruikt.
Heeft Roald een keer genoemd...

Edit: play.google.com/store/apps/det....android&hl=nl&pli=1

Ik heb net een nieuwe release geupload, met de volgende aanpassingen
- de termen FeedForward en PositionRoot zijn geïntroduceerd aangezien iemand daarom vroeg. Ik miste ze niet, maar het was een kleine moeite dit te introduceren.
- De compass waarden zijn afgerond naar helen, zonder decimaal
- De PID settings worden opgeslagen wanneer je de app sluit
- Als de AP uit staat, staat er Off bij de ingestelde koers

Uitleg over de FeedForward. Wanneer je een wijziging van koers doorgeeft wordt hier steviger op gereageerd. Ik merkte laatst toen ik een kanaal voer, dat je dan wel wil dat hij snel even corrigeert in plaats van rustig aan naar de nieuwe koers te gaan.

PositionRoot is simpelweg de wortel van de error. Dus als koers=10 en je wil 19 graden varen. dat = PR = sqrt(9) = 3.

@Arneh
Het motor commando is maximaal 255, dat wordt door de arduino afgevangen. Ja, ik zou kunnen afvangen dat wanneer je de telefoon oppakt de commando's niet worden gegeven.. Maar het kan om eerlijk te zijn geen kwaad. Zoiets implementeren brengt ook weer risico's met zich mee.

Leuk als je gaat varen! Ik heb weinig getest met de App variant. Ik voer nu best wel wat wijzingen door zonder een praktijk test, dus er kunnen bugs inzitten. Als je gaat varen, laat het me weten, misschien ga ik wel mee.

Scherm dimmen
Dit doe je toch gewoon door de settings bar naar beneden te slepen? Bij mij doet hij het automatisch, zoals op iedere android in te stellen is.

Hi Pieter, dat is een snelle implementatie van alle feedback

Mijn punt van zorg is het wisselen van richting. Met de huidige opzet is het mogelijk de motor op volle snelheid van richting te veranderen. Volgens mij is het voor het behoud van de motor beter eerst te stoppen en dan van richting te wisselen. Mogelijk zie ik een probleem wat er niet is (gebrek aan kennis).
Ben het met je eens dat het geen probleem is een pwm signaal hoger dan 255 te sturen. De motor gaat er alleen niet harder van draaien.

Een tijd terug heb ik geëxperimenteerd met een algoritme om de PID te tunen genaamd twiddle. Met weinig succes. Dit zou wel eens mooi platform kunnen zijn om daar mee door te testen (iets voor een volgende fase).


Gezellig als je een keer mee wil varen, de boot ligt aan de Braassemermeer. Weet niet of dat voor jou in de richting is.


Nog link naar twiddle uitleg

Pieter Oskam schreef :
Niet ieder scherm doet dat even goed. Sommige dimmen niet ver genoeg, vandaar dat ik ooit die app gesuggereerd heb waar Hans aan refereerde.

arneh schreef :
Ik stuur je mijn telefoonnummer per PB. Ik woon iets boven Amsterdam en heb vaker gevaren op de Braassemermeer met J22 winterwedstrijden. Eventueel kunnen we dan terplekke de app updaten en ook leer ik veel sneller van het gedrag.

Ik ben nu ook bezig met sturen op GPS en een route volgen. Wellicht dat dat ook getest kan worden.

Over Twiddle of andere algoritme om automatisch de gains te bepalen heb ik ook geexpirimenteerd alleen wat ik zie is dat de autopilot hier niet lekker op reageert. Er zijn 2 grote problemen:

1) De omstandigheden veranderen drastisch. Van vlak water op de motor varen tot heftige golfslag op een ruime koers.
2) De ruis in het systeem is zeer groot. Door golven blijft de boot heen en weer draaien waardoor je simpelweg niet in een Twiddle loop kan zeggen dat een PID wijziging een positief effect had.

Ik heb al een een simulatiemodel van een boot gemaakt, maar dit bleek in de praktijk toch net weer iets anders te werken.

Als ik dit lees, dan ben ik me weer zeer bewust van het feit dat ik een gebruiker ben. Van jullie technische discussie snap ik niks. Het enige dat ik snap zijn de videotjes, app, smartphone en autopiloot

Ik vind dit wel een supervette vinding van je! En, als je het voro derden wilt maken / beschikbaar stellen, of hoe dat ook gaat. Ik zou het graag bij mij aan boord implementeren!!

Top vinding leuk om te lezen!

arneh schreef :
Volgens mij heeft de IBT-2 geen extra aanpassing nodig, zelfs makkelijker.
De input is 3,3-5V, dus je hoeft geel level aan te passen en de enable pootjes kan je óf vast zetten aan +5V óf mee laten schakelen met de PWM.

De IBT-2 biedt zelfs de mogelijkheid om in de toekomst nog iets aan stroombegrenzing te doen, voor tillers die geen eindcontacten hebben, zoals een oude tiller-piloot van autohelm of raymarine o.i.d.

Voor de wishlist.

Calidris schreef :
Die voltage regulator kan je zelfs gebruiken om de ESP32 te voeden De arduino code houdt nu al rekening met stroombegrenzing zodat je zonder end switches kan werken. Wat ik nog moet maken is dat je deze grens kan instellen via de telefoon app.

Als ik het goed begrijp gaat onderstaande over de IBT-2 (BTS7960 chipset).Roozeblij schreef :
Klopt dat? Zo ja,
- Zover ik kan zien is de IBT-2 nog leverbaar.
- Wat is er wat jouw betreft verouderd aan? De resolutie ofzo?

@Pieter: mooi initiatief en wat fijn dat je het hier deelt.

Perry

perry2 schreef :
Rooz heeft gelijk, hier en daar staat vermeld dat de BTS7960B niet meer gemaakt wordt en obsolete is.
Ik heb toch maar 3 stuks IBT-2 besteld en binnen voor reserve...
Wel even siliconen-pad tussen de losse rammelende koelplaat en de PCB maken, het blijft chinees.

Calidris schreef :
A zo. Dank je voor de verduidelijking. Die chip is van Infineon (Siemens), en op de gelinkte site gevlagd als obsolete. De datasheet vermeld dat deze uit 2004 stamt en niet RoHS compliant is. Ik zie her en der nog wel leveranciers die ze op voorraad hebben, maar dat terzijde.

Perry

Hallo ZFers,

Gister heb ik de autopilot app getest. Het was een prachtige dag, met nauwelijks wind en geen golven - de ideale omstandigheden voor een eerste test. Maar helaas verliep het testen aanvankelijk niet zo soepel als ik had gehoopt. De boot voer alle kanten op behalve de ingestelde koers. Na wat proberen en denken vond ik werkende PID instellingen. Hieronder zie je een kaartje van de afgelegde route.





Het is niet helemaal duidelijk te zien, maar aan het einde van de route kon ik zowat op de graad nauwkeurig sturen, zonder veel overshoot.

De Autopilot app werkte perfect en is zeer gebruiksvriendelijk (allen niet je telefoon oppakken). Ik had alleen een paar keer het idee dat een wijziging niet werd opgeslagen(later wel weer). Ik was al bekend met de PID instellingen, maar de overige instellingen zeggen me nog niet veel. Ik moet me hier nog even verder in verdiepen (DD PR FF).



Maar dat is niet het enige wat ik heb gedaan. Ik heb de motordriver firmware omgezet naar PlatformIO en de code verbeterd door wat unit tests toe te voegen. Het is nu ook mogelijk om verschillende drivers/h-bridges te selecteren ( De IBT2 en de Cytron MD10C). De overcurrent protection moet ik nog inbouwen, maar heb ik nog niet gemist @Pieter: welke current sensor gebruik jij?

Ik ben erg benieuwd om de autopilot app nog eens uit te proberen onder zeil. Zijn er anderen die de autopilot app al hebben getest?

Arne

Wat leuk!

Tuning kost even trail&error, maar er bestaan vuistregels voor om snel een robuuste startset te hebben (even zoeken)! Zotezien ben jij op de rand van een oscillerend systeem begonnen - handiger is de andere kant op

Top!

Hoi @arneh, Echt supertof dat je dit deelt! Blij om te zien dat het uiteindelijk werkte en de app als gebruiksvriendelijk ervaren wordt. Dat te beseffen dat deze app in een paar weekjes is gemaakt naast gezin en baan. Ikzelf heb maar 1x gevaren met de autopilot app, namelijk toen ik de boot naar de winterstalling voer. Vanaf april gaan we te water en zal ik meer ontwikkelen. De laatse versie van de app ondersteunt GPS en waypoint navigatie maar is uiterest expirimenteel en niet getest.

Wat mij meteen opviel aan je bevindingen, je hebt de draadjes rood en zwart omgedraaid. Je hebt dit nu opgelost door de gains negatief te maken, wat hetzelfde effect heeft. Ik denk dat ik iets ga toevoegen waardoor je dit in de app met een vinkje kan corrigeren.

Je vragen:
Current sensor
De IBT-2 heeft een ingehouwde current sensor. Het is een voltage wat van 2,5 naar 5 volt loopt (maar in theorie 8 kan zijn en je ESP32 opblaast). Ik moet dit in de code inbouwen. Ik gebruik zelf soms ook PlatformIO, maar mijn doel was wel om het super laagdrempelig te houden dus ik streef er naar de code geschikt te houden voor de Arduino IDE. Arduino IDE 2.0 is al beter.

Als je wil kunnen we samenwerken op github. Maak een pull request en ik kijk er naar. Ik ben echt een groentje in C++, en ik vermoed jij niet.

Hebben andere getest?
Via mijn youtube filmpje hebben andere gebruikers al de app getest. Werkte over het algemeen goed. Ik ondersteun blijkbaar niet alle android versies en moet even kijken naar App Permission Isues rondom bluetooth.

Wat zijn de gains DD, FF en PR?
DD= De D van D dus de afgeleide van de afgeleide koers. D = Graden per seconde. DD = graden per seconde per seconde. Feitelijk wat dit doet is registreren dat het roer (of de controller) effect begint te hebben)

FF= FeedForward. Dat betekent dat de autopilot heftiger reageert op een correctie. Als je nu op +10 drukt gaat hij gemoedelijk naar de nieuwe koers, maar om ff snel in een kanaal naar de zijkant te gaan of om een boot te ontwijken is het fijn als het wat sneller reageert.

PR= Proportional root. Dus de wortel van P. Mijns inziens niet echt nodig maar volgens andere wel.

Verder is de app ongeveer op de graad nauwkeurig. Er zit iets verborgen wat nog niet instelbaar is en dat is wat vaak de deadband genoemnd wordt. De controller doet in dit geval niets wanneer de waarde <10 is. Deze waarde moet instelbaar worden. Brengt mij op een vraag naar jou? Had je het idee dat de stuurautomaat veel aan het corrigeren was om op koers te blijven? In de versie van jou zit een foutje wat er voor zorgde dat er iedere 5 seconden sowieso een correctie werd doorgevoerd, ook al was het kort. In een nieuwe versie kan het in theorie zo zijn dat de automaat tientallen seconden stil blijft, wat met windstil op de motor misschien ook wel hoort.

Je moet inderdaad je telefoon niet oppakken. Ik dacht nog even om hier een detectie voor te maken (wat als mijn kinderen de telefoon pakken in een smalle geul of een noodgijp maken). Leuke feature maar wat ik niet wil is dat dit False positives oplevert. Als je niet in de gaten hebt dat de stuurautomaat uit it geschakeld dan kunnen er vervelende dingen gebeuren. Mensen kunnen mij dit kwalijk nemen terwijl, als zij zelf de telefoon oppakken dan kunnen ze alleen hunzelf de schuld geven.

Leuk!

DD is inderdaad de hoekversnelling en loopt in fase vóór op de hoeksnelheid. Fysiek denk ik dat je dit kunt zien als het begin van een verstoring, bijvoorbeeld een golf die je achterschip begint te raken (en je een hoeksnelgeid gáát geven in de toekomst).

Het idee zou dan zijn dat, doordat je eerder corrigeert, je netto minder hoeft te corrigeren. Dit is wel heel gevoelig voor meetruis. Mss moet je de meting filteren, maar dat maakt de detectie van échte verstoringen weer trager… Ik weet het nog niet; ben zonder DD al wel happy (pypilot)

Bedankt voor de informatie/ uitleg over de overige instellingen. Bij het inregelen ben ik als volgt te werk gegaan: ik ben begonnen met alles op 0. Vervolgens heb ik de P term verhoogd. Daarna heb ik geprobeerd de D term te verhogen om de demping te regelen, maar dit werkte niet. Dit komt waarschijnlijk doordat de PID-uitkomst direct als PWM wordt gebruikt, waardoor er een deadband van -155 tot 155 ontstaat. De oplossing was om eerst de I term te verhogen tot 15. Hier valt dus nog wat te verbeteren.

Voor de test heb ik de motordriver aangepast om geen last te hebben van de bug die Pieter beschreef (de foutieve output lijkt niet afhankelijk te zijn van PID-instellingen). Uiteindelijk werkte de autopilot goed, ook op rustige rechte stukken waren er weinig tot geen onnodige correcties.

Over het gebruik van PlatformIO: ik ben het met Pieter eens dat het minder geschikt is als je het laagdrempelig wilt houden. Arduino IDE 2 is een verbetering, maar kan nog steeds niet tippen aan Visual Studio Code. Ook realiseer ik me dat ik mogelijk wat nieuwe concepten in de code heb geïntroduceerd die voor beginners lastig te begrijpen zijn.

De IBT2 current sensor heb jij dus ook nog niet getest/gebruikt. Maar er moet nog wel iets tussen om de ESP32 niet op te blazen, waarschijnlijk iets van een voltage divider, maar daar heb ik niet echt verstand van.

Al met al een leuk project en lekker KISS. Ik hoop snel onder zeil te testen en hou jullie op de hoogte!