 Verfasst am: 20. Nov 2015 09:28 Titel: |
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| Die Ausleger bilden mit den daran befestigten Massen prinzipiell ein schwingungsfähiges System. Dieses schwingungsfähige System hat mindestens eine Eigenfrequenz. Diese Eigenfrequenz ist ein systemimmanenter Wert, wie etwa die Masse. Sie ist von den Massen und Steifigkeiten des Systems abhängig, jedoch nicht von der Anregungsfrequenz.
Ob es dann wirklich zum Aufschwingen kommt, hängt dann davon ab, ob die Anregungsfrequenzen in der Nähe der Eigenschwingfrequenz liegen. (Nur nebenbei gesagt, es können auch Anregungsfrequenzen mit ganzzahligen Vielfachen der Eigenfrequenz zum Aufschwingen führen.) Problematisch ist oft, wenn es Anregungsfrequenzen in der Nähe der niedrigsten Eigenfrequenz gibt. Niedrige Frequenzen haben zudem die Eigenschaft, dass sie schlechter gedämpft werden. Die Frage ist nun, woher kommen in deinem Beispiel die Anregungsfrequenzen und wie kann man das Verhalten verbessern. Ich vermute, es gibt ein Zusammenspiel mit der Steuerung. Der Hexakopter hat eine Lageregelung. Sobald er von der vorgegebenen Normlage abweicht, bekommt die Steuerung ein Signal, über die entsprechenden Motoren gegenzusteuern. Das nimmt etwas Zeit (ein paar Millisekunden) in Anspruch. Der Hexakopter reagiert und wird wieder etwas über die vorgegebene Normlage bewegt, diesmal von der anderen Seite her. Die Lageregelung steuert wieder dagegen usw. Draus ergibt sich eine Anregungsfrequenz, die zum Schwingen der Arme führen kann. Änderungsmöglichkeiten hat man, indem man das Regelverhalten über die Programmierung (und damit die Anregungsfrequenz) ändert, oder durch Änderungen der Trägersteifheit, Trägereinspannung oder Massen die Eigenfrequenz in unkritische Bereiche verschiebt. |
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| Verfasst am: 18. Nov 2015 11:52 Titel: Wieso schwingen Hexacopter-Ausleger? |
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| Meine Frage:
Auf einen einseitig eingespannten Balken (Balkenlänge = 0,25m) wirkt eine konstante Kraft am anderen Ende. Außerdem ist am anderen Ende eine Masse befestigt. Die Kraft wirkt immer senkrecht zum Balkenende (wichtig bei einer Verbiegung des Balkens). Der Balken ist sehr dünn (24mm außen und ca. 23,9mm innen), E-Modul 100000N/mm², Querkontraktion 0,49, Dichte 1560 kg/m³. Die wirkende Kraft ist 16N und die Masse am Balkenende ist 100 Gramm. VERTIEFT: Dieser Balken existiert 6mal in dem System mit einem Mittelstück (Chassis), es ist ein Hexacopter sozusagen. Der Chassis wiegt 2,3kg, und alle 6 Balken (bzw. Ausleger) sind fest an dem zylinderförmigen Chassis eingespannt. Der Chassis kann sich im Raum frei bewegen (also 6DOF). Die wirkende Kraft stellt den Auftrieb, der durch die Rotoren erzeugt wird dar und die Masse das Motorgewicht. Nun meine Frage: Wieso schwingen die Ausleger hoch und runter? Ich habe diesen Fall für meine Diplomarbeit mit einem Mehrkörpersimulationsprogramm simuliert, alle Motoren erzeugen dieselbe Auftriebskraft (16N, also kein Rollen oder Gieren nur Steigflug). DieAnimation der MKS zeigt ein Schwingen der Ausleger/Balken. Da ich in der Mechanik ja die Gewichtskraft der Motoren von der Auftriebskraft abziehe und somit eine resultierende Kraft habe, die einfach nach oben wirkt, verstehe ich nicht wieso das anfängt zu schwingen. Meine Ideen: Dies wird vermutlich in der Dynamik anders betrachtet?!?! |
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