Auto da corsa elettrica di Formula Student
Il team TUfast ha equipaggiato la sua auto da corsa elettrica con l'INS miniaturizzato Ellipse2-N per l'analisi della dinamica.
"L'Ellipse-N è stato un fattore decisivo per il successo della nostra auto nel 2018 (1° posto all'autocross nel Regno Unito, in Germania e in Spagna; 1° posto assoluto in Australia)". | Alexandre K., Dinamica del veicolo TU FAST Team
TUfast alla Formula Student Electric
La Formula SAE è stata fondata nel 1979 da alcuni professori negli Stati Uniti ed è arrivata in Europa nel 1999. Il progetto ha lo scopo di permettere agli studenti di sfidare se stessi, mettere alla prova le proprie capacità e imparare a lavorare su un grande progetto in team.
Da qualche anno la competizione ha accolto la categoria elettrica e TUfast gareggia con la sua auto elettrica denominata "eb018" che incorpora l'Ellipse2-N, un sistema di navigazione inerziale in miniatura di SBG Systems.
Dinamica del veicolo
L'INS Ellipse2-N è stato installato sull'eb018. L'IMU e la velocità del GPS sono le fonti principali del filtro utilizzato dal team per stimare lo stato del veicolo (velocità, angolo di slittamento, accelerazioni X e Y e tasso di imbardata).
Questo stato è stato poi confrontato con uno stato desiderato per generare il comando di ciascun motore. L'Ellipse2-N è stato quindi un fattore decisivo per il grande successo dell'auto TUfast nel 2018 (1° posto in autocross nel Regno Unito, in Germania e in Spagna; 1° posto assoluto in Australia).
Analisi degli pneumatici
Le posizioni GPS sono state ampiamente utilizzate per l'analisi. Il team ha generato molte mappe per comprendere in modo più intuitivo tutti i fenomeni che influenzano le prestazioni di eb018. Un esempio molto significativo è la mappa della traccia qui sotto. Essa mostra un fattore di correzione interno al nostro filtro di Kalman.
Con esso impariamo che il nostro modello di pneumatici sovrastima le forze longitudinali (blu/verde nei rettilinei) e ha una stima piuttosto buona delle forze laterali (arancione/giallo nelle curve).
Utilizzo dellEllipse-N nell'auto 2019
L'Ellipse e il suo software sono stati ottimi da usare e facili da configurare. La documentazione contiene tutto ciò di cui avevamo bisogno per iniziare e sviluppare l'interfaccia con il nostro sistema.
I dati forniti da Ellipse sono accurati e in alcuni momenti hanno mostrato meno di 10 cm di errore su percorsi di oltre 1 km. Siamo molto soddisfatti di questo prodotto, spiega Alexandre Kopp, responsabile della dinamica del veicolo presso il team TUfast.
Su eb019, sfrutteremo ancora di più le potenzialità di Ellipse2-N. Utilizzeremo due filtri di Kalman: uno per lo stato principale (come in eb018) e un secondo per filtrare i sensori e i dati che alimentano il modello fisico del filtro principale.
Il filtro principale sarà inoltre migliorato con una stima della posizione e della direzione. Ellipse2-N rimane quindi il sensore più importante della nostra auto per la stima dello stato. Il suo filtro di Kalman integrato sarà particolarmente utile eb019 con stime accurate degli angoli di rollio, beccheggio e imbardata.
Questi tre elementi sono necessari per il calcolo delle forze aerodinamiche.
Ellipse-N
Ellipse-N è un sistema di navigazione inerzialeINS) RTK compatto e ad alte prestazioni con un ricevitore GNSS integrato a doppia banda e quadrupla costellazione. Fornisce rollio, beccheggio, direzione e ondulazione, oltre a una posizione GNSS centimetrica.
Il sensoreEllipse-N è particolarmente adatto per ambienti dinamici e condizioni GNSS difficili, ma può funzionare anche in applicazioni meno dinamiche con una direzione magnetica.
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Avete domande?
Benvenuti nella nostra sezione FAQ! Qui troverete le risposte alle domande più comuni sulle applicazioni che presentiamo. Se non trovate quello che cercate, non esitate a contattarci direttamente!
Che cos'è il GNSS rispetto al GPS?
GNSS sta per Global Navigation Satellite System (sistema globale di navigazione satellitare) e GPS per Global Positioning System (sistema di posizionamento globale). Questi termini sono spesso usati in modo intercambiabile, ma si riferiscono a concetti diversi nell'ambito dei sistemi di navigazione satellitare.
GNSS è un termine collettivo per tutti i sistemi di navigazione satellitare, mentre GPS si riferisce specificamente al sistema statunitense. Include più sistemi che forniscono una copertura globale più completa, mentre il GPS è solo uno di questi sistemi.
Con il GNSS si ottiene una maggiore precisione e affidabilità, grazie all'integrazione dei dati provenienti da più sistemi, mentre il GPS da solo potrebbe avere dei limiti a seconda della disponibilità dei satelliti e delle condizioni ambientali.
Qual è la differenza tra AHRS e INS?
La differenza principale tra un sistema di riferimento per l'assetto e la direzione (AHRS) e un sistema di navigazione inerziale (INS).INS) sta nella loro funzionalità e nella portata dei dati che forniscono.
L'AHRS fornisce informazioni sull'orientamento, in particolare l'assetto (beccheggio, rollio) e la direzione (imbardata) di un veicolo o di un dispositivo. In genere utilizza una combinazione di sensori, tra cui giroscopi, accelerometri e magnetometri, per calcolare e stabilizzare l'orientamento. L'AHRS fornisce la posizione angolare su tre assi (beccheggio, rollio e imbardata), consentendo a un sistema di comprendere il proprio orientamento nello spazio. Viene spesso utilizzato nell'aviazione, negli UAV, nella robotica e nei sistemi marini per fornire dati precisi sull'assetto e sulla direzione, fondamentali per il controllo e la stabilizzazione del veicolo.
Un INS non solo fornisce dati sull'orientamento (come un AHRS), ma traccia anche la posizione, la velocità e l'accelerazione di un veicolo nel tempo. Utilizza sensori inerziali per stimare il movimento nello spazio 3D senza affidarsi a riferimenti esterni come il GNSS. Combina i sensori presenti negli AHRS (giroscopi, accelerometri) ma può anche includere algoritmi più avanzati per il rilevamento della posizione e della velocità, spesso integrandosi con dati esterni come i GNSS per una maggiore precisione.
In sintesi, l'AHRS si concentra sull'orientamento (assetto e direzione), mentre l'INS fornisce una serie completa di dati di navigazione, tra cui posizione, velocità e orientamento.
Qual è la differenza tra IMU e INS?
La differenza tra un'unità di misura inerzialeIMU) e un sistema di navigazione inerziale (INS) sta nella loro funzionalità e complessità.
Un'unità di misura inerziale ( IMU ) fornisce dati grezzi sull'accelerazione lineare e sulla velocità angolare del veicolo, misurati da accelerometri e giroscopi. Fornisce informazioni su rollio, beccheggio, imbardata e movimento, ma non calcola la posizione o i dati di navigazione. L'IMU è specificamente progettato per trasmettere i dati essenziali sul movimento e l'orientamento all'elaborazione esterna per determinare la posizione o la velocità.
D'altra parte, un INS (sistema di navigazione inerziale) combina IMU con algoritmi avanzati per calcolare la posizione, la velocità e l'orientamento del veicolo nel tempo. Incorpora algoritmi di navigazione come il filtraggio di Kalman per la fusione e l'integrazione dei sensori. Un sistema INS fornisce dati di navigazione in tempo reale, tra cui posizione, velocità e orientamento, senza affidarsi a sistemi di posizionamento esterni come il GNSS.
Questo sistema di navigazione è tipicamente utilizzato in applicazioni che richiedono soluzioni di navigazione complete, in particolare in ambienti in cui il GNSS è negato, come UAV militari, navi e sottomarini.
L INS accetta input da sensori esterni di ausilio?
I sistemi di navigazione inerziale della nostra azienda accettano input da sensori esterni di supporto, come sensori di dati aerei, magnetometri, odometri, DVL e altri.
Questa integrazione rende l'INS altamente versatile e affidabile, soprattutto in ambienti privi di GNSS.
Questi sensori esterni migliorano le prestazioni complessive e la precisione dell'INS fornendo dati complementari.