Энциклопедия Технологий и Методик – Базовые принципы полета квадрокоптера

Что делать и как исправить, если квадрокоптер при взлете тянет в сторону

Если при испытании выяснилось, что дрон тянет в сторону, и летит он неровно, необходимо посадить устройство на землю и провести внимательный физический осмотр. Пошаговый алгоритм предлагается следующий:

1. Винты квадрокоптера аккуратно прокручивают пальцами. Если один из пропеллеров вращается медленнее других и с ощутимым усилием, необходимо снять его и посмотреть, нет ли загрязнений на оси двигателя.
2. Любой налипший мусор, травинки, шерсть и нитки, из-за которых квадрокоптер тянет в сторону, нужно снять. После этого винт устанавливают обратно, при необходимости заворачивая менее плотно, и еще раз прокручивают пальцами. Если он идет свободно, то, скорее всего, коптер в полете перестанет тянуть в сторону.
3. Дрон ставят на ровной поверхности и снова пробуют запустить в воздух. Для старых квадрокоптеров механической чистки обычно оказывается достаточно.

Совет! Если винты дрона недавно приходилось менять, следует еще раз проверить направление вращения купленных пропеллеров и при необходимости переустановить их повторно.

Дрон не может зависать ровно. что делать?

Новые пилоты беспилотных летательных аппаратов достигают точки, когда они могут успешно запустить свой беспилотник и заставить его зависнуть на месте. Они видят в Интернете видео дронов, парящих совершенно неподвижно, не отклоняясь ни в одну сторону, ни в другую, и чувствуют разочарование от того, что их беспилотник не может сделать то же самое.

Существует множество причин, по которым ваш беспилотник может наклоняться в одну сторону. Факторы, которые вызывают наклон дрона, включают поверхность, с которой он запускается, калибровку акселерометра, настройки контроллера, несоосные пропеллеры или, возможно, неисправный двигатель.

Необходимо учитывать несколько факторов, которые могут привести к тому, что ваш беспилотник наклонится в определенном направлении. Эту проблему можно решить, сделав шаг назад и оценив каждый аспект отдельно. Мы собрали краткое изложение общих причин и решений, чтобы как можно скорее поднять вас в воздух.

Почему квадрокоптер тянет в сторону

Ситуация, в которой квадрокоптер кренит набок или не взлетает, очень распространенная проблема. Вызывают неполадку несколько причин:

1. Неправильные настройки. Перед отправкой в магазины дроны подготавливают для полета, но в процессе многочисленных транспортировок калибровка может сбиться.
2. Слишком туго насажен один из винтов. Если при сборке допущена ошибка, и какой-то пропеллер вращается с большим усилием, нежели остальные, квадрокоптер будет тянуть в сторону.
3. На ось двигателя в месте крепления винта намотались нитки, травинки или волосы. Такое часто случается со старыми дронами — сам пропеллер в порядке, но лишние элементы тормозят его вращение.

Еще одна причина, по которой квадрокоптер может тянуть в сторону, это ошибка при самостоятельной замене винта. Хрупкие пропеллеры часто ломаются, для устранения поломки необязательно обращаться к профессионалам — детали стоят дешево и не являются дефицитом.

«собрать большой коптер ничего о них не зная?» — да ерунда (часть 2)

Anti gravity gain

Летите по прямой и дайте пару раз (быстро) газа и посмотрите, сохраняет ли дрон положение. Если он опускается, то увеличьте это значение. Для меня идеальное значение было 3.

D на roll и pitch (на крен и высоту)

Когда вы делаете трюки, такие как сальто и перевороты, вы наверняка замечали своеобразные отскоки в конце. Увеличение D может помочь в уменьшении этой проблемы. Будьте осторожны, так как большие значения D могут начать перегревать двигатели, поэтому регулируйте параметр с умом, ровно до того, чтобы проблемы исчезла, не больше. Также слишком большое значение D будет вызывать колебания и вибрацию в конце этих трюков.

D-term set point weight

Если это значение слишком высокое, дрон будет менее отзывчивым и вести себя будет как робот, т.е. отвечать будет резко. Если значение будет низким, то отвечать на ваши действия будет более гладко и медленно. Я считаю, что хорошим значением будет 0,6.

I на roll (на крен)

Наклоните (в полете, естественно) свой дрон вправо и влево и посмотрите, держит ли он этот наклон после того, как вы отпустили стик (напомню, все манипуляции в АКРО режиме), если он не держит угол наклона, то увеличьте значение I на Roll.

Сделайте тоже самое для наклона вперед и назад. Это также будет зависеть и от силы ветра.

P на pitch (высотa)

Наберите высоту и опустите стик газа до конца вниз, после чего начните набирать газ, обратите внимание на набор высоты. Если квадрокоптер поднимается больше, чем нужно, то вероятно, что Р слишком мал, а если слишком быстрый набор, то Р нужно уменьшить.

Настраивайте до тех пор, пока дрон не станет отзывчивым и проворным с минимальной вибрацией. Также присматривайтесь к двигателям если они дергаются, то это означает, что Р завышен и следует его немного понизить.

P на roll (крен)

С хорошими настройками P квадрокоптер будет очень точно реагировать по крену на положение стика.

Попытайтесь сделать резкий поворот, если Р слишком маленький, то дрон накренится в одну сторону, если слишком большой, вы получите сильную вибрацию и дёрганье. Если Р настроен правильно, то при совершении резких кренов — никаких вибраций и дёрганья не будет.

Yaw (рыскание) и pid

Самая сложная часть для понимания при настройке ПИДов — ось рыскания. Но это также самая легкая часть, потому что вы можете оставить ее по умолчанию в Betaflight, и ваш квадрокоптер будет летать просто отлично.

PID могут помочь с улучшением  рыскания дрона, но вы должны учитывать и многие другие факторы, которые могут привести к дестабилизация рыскания.

Одним из симптомов плохого рыскания: вы делаете быстрое рыскание и в этот момент даете резкий газ, а дрон по оси (yaw) рыскания не остается на этом же уровне.

Хорошая работа по этой оси также зависит от качества оборудования: двигателей, пропеллеров и регуляторов оборотов. Ими определяется, на сколько быстро дрон сможет перемещаться по оси рыскания (yaw).

Чтобы улучшить рыскание, вы можете попробовать следующее:

• использование более тяжелых пропеллеров, за счет обратного крутящего момента (можно сравнить с юлой, ее раскрутили и она крутится).
• использование двигателей с более высоким KV
• использование регуляторов оборотов с сильным торможением — если торможение слабое, то тормозящие двигатели не успевают останавливаться с такой же скоростью, как увеличиваются по скорости противоположные двигатели.
• уменьшение дальности расположения двигателей поможет увеличить скорость рыскания, чем короче будут лучи (то, на что крепятся двигатели), тем быстрее будет происходить рыскание.

Yaw i (рыскание i)

Как говорилось выше, I используется для предотвращения дрейфа, но чрезмерное рыскание по I может привести к нестабильности и фактически уменьшить отзывчивость.  Yaw I никогда не должен быть выше, чем необходимое значение для предотвращения дрейфа. Если ничего не случилось, просто оставьте значение по умолчанию.

Yaw p (рыскание р)

Yaw PID необходимо настроить отдельно. Значения по умолчанию обычно хорошо работают на всех дронах.

Выполните резкое и быстрое рыскание, если после остановки квадрокоптер дрожит или вибрирует — уменьшите значение Р, если он опустится на одну сторону — увеличьте Р.

Когда Р по рысканию слишком высок, то при рыскании квадрокоптер будет набирать высоту, в таком случае, Р следует уменьшить.

Вибрация

Не все колебания вызваны высоким значением P. Перед настройкой PID вам необходимо максимально устранить источники вибрации на вашем дроне. Например, балансировка двигателей и пропеллеров, жесткость рамы и т. д.

Вопрос: «какие у тебя пиды?» — неправильный вопрос!

Довольно бессмысленно использовать чужие ПИДы на своем квадрокоптере. Каждый дрон уникален, его оборудование, да даже ветер и климат влияют на корректировку PID.

Запуск с наклонной поверхности

Новые пилоты беспилотных летательных аппаратов часто совершают распространенную ошибку, когда берут свой беспилотник в его первый рейс. Они запускают свой беспилотник с неровной поверхности. Это приводит к смещению кардана камеры дрона, из-за чего кажется, что отснятый материал наклоняется в одну сторону.

Как провести триммирование для квадрокоптера

Если квадрокоптер летит в бок, делать нужно в первую очередь проверку его механической исправности. Но когда отладка винтов не дает результатов, и дрон продолжает тянуть в сторону, остается провести автоматическую калибровку устройства. Выполняют ее по такой схеме:

1. На пульте управления коптером находят кнопки или колесики, отвечающие за триммирование.
2. Дрон запускают в работу и поднимают устройство в воздух отведением левого стика вниз.
3. Набирают небольшую высоту и определяют, в какую именно сторону продолжает тянуть неисправный коптер.
4. При наличии крена вправо триммируют дрон влево и наоборот.
5. Проводят настройку до тех пор, пока устройство не начнет двигаться совершенно ровно.

Если новый квадрокоптер заваливается в сторону при взлете, для начала можно попробовать просто сбросить заводские установки и провести калибровку гироскопа и акселерометра. Для этого аппарат размещают на ровной поверхности, включают и отводят оба стика сначала вниз и влево, а затем вниз и вправо. Об успешно выполненной настройке коптер сообщит светодиодным или звуковым сигналом.

Как работают значения pid, их изменение

Как правило, изменение значений ПИД (усиления) оказывает влияние на поведение квадрокоптера:

Калибровка акселерометра

Предположим, вы обнаружите, что ваш недавно построенный беспилотный летательный аппарат склонен наклоняться в одну сторону, а не в другую. Возможно, возникла проблема с вашей первоначальной калибровкой акселерометра. Калибровка акселерометра вашего дрона не всегда является обязательным шагом, и из-за этого многие новые пилоты упускают этот шаг из виду.

Калибровка компаса

Современные беспилотные летательные аппараты зависят от их инерциального измерительного блока и компаса, работающих в тандеме. Если один из этих блоков неправильно откалиброван или один из этих компонентов неисправен, ваш беспилотный летательный аппарат может неправильно интерпретировать получаемую информацию, что приведет к ее смещению.

Когда нужно перенастраивать pid?

Почти все компоненты квадрокоптера влияют на PID, поэтому когда вы меняете какой-нибудь компонент, проведите и настройку PID. Если в Betaflight и Cleanflight вы меняли Looptime, то тоже нужно будет подкорректировать PID.

Настройка pid квадрокоптера

Перед настройкой:

• Всегда настраивайте свой квадрокоптер в режиме АКРО (ACRO)!
• Убедитесь, что центр тяжести находится прямо посередине, так как центр тяжести оказывает значительное влияние на то, как хорошо будет летать ваш дрон.

Нет правильного или неправильного способа настройки PID, все, что хорошо работает для вас — и есть правильная настройка. PID настраиваются индивидуально под каждого пилота.

Обычно я всегда начинаю летать на стандартных настройках, а настройки в прошивках Betaflight и KISS хорошо работают для большинства квадрокоптеров.

Когда я летаю и замечаю какое-нибудь нежелательное поведение, я настраиваю конкретное значение и снова проверяю в полете. Если у квадрокоптера много вибраций, можно поиграть со значением PID, предварительно уменьшив все значения до половины или более, чтобы убедиться, что они не слишком высоки для начала.

Каждый раз, когда изменяете значения ПИД, задавайтесь вопросом: «Стало лучше или хуже». Найдите значение, на котором характеристика полета будет наилучшей.

За один раз настраивайте одну ось, сначала крен, потом высоту и затем рыскание. На каждой оси я настраиваю одно значение за раз, начиная с коэффициента усиления P, затем усиления D и, наконец I. Также вам нужно будет постоянно возвращаться к тонкой настройке, потому что одно значение может влиять на другое.

Не все проблемы из-за плохих настроек pid

Перед настройкой PID, вы должны изучить и другие данные:

Неисправный двигатель

Неисправный двигатель может быть причиной того, что ваш беспилотник наклоняется в одну сторону. Современный беспилотный летательный аппарат использует четыре мощных двигателя для создания достаточной подъемной силы, чтобы поднять его в воздух. Если один двигатель не работает на пике, это может привести к ненужной нагрузке на остальные три двигателя, что, в свою очередь, может привести к выходу двигателя из строя.

Несоответствие настроек контроллера

Если вы не можете визуально определить проблему вашего дрона, проблема может быть связана с вашим контроллером. Контроллер, у которого неправильно настроены параметры канала тангажа, крена и рыскания, может привести к дрейфу вашего дрона.

Нужно ли настраивать pid?

На сегодня программное обеспечение для квадрокоптеров имеет сложную фильтрацию шумов и оптимизированные алгоритмы для полетов. Квадрокоптер может хорошо летать прямо из коробки на основе стандартных значений PID, если, конечно вы не используете некачественные детали или квадрокоптер очень плохо настроен.

Сделаем вывод, что в эти значения в большинстве своем лезть не требуется, разница будет между «хорошо летающий квадрокоптер» и «идеально летающий квадрокоптер».

Погода

Неблагоприятные погодные условия не позволяют дронам реализовать свой максимальный потенциал. Легкий ветерок может заставить ваш беспилотник слегка дрейфовать, но сильный ветер определенно заставит его двигаться в том направлении, в котором дует ветер.

Пропеллеры

Пропеллеры вашего дрона оказывают нисходящую силу, создающую подъемную силу. Когда эта сила неравномерно распределяется по различным двигателям вашего дрона, создается неравномерный подъем, в результате чего дрон дрейфует в определенном направлении, и иногда это препятствует успешному запуску дрона.

Если это не решит проблему, подумайте о покупке нового набора пропеллеров и начните с нуля, уделяя пристальное внимание ориентации каждого пропеллера и гарантируя, что они направлены правильно вверх.

Спешка

Все приходят в восторг от перспективы полета на своем беспилотнике. В конце концов, это приятное хобби. Пилоты беспилотных летательных аппаратов часто забывают, что после включения дрона ему требуется несколько секунд, чтобы сориентироваться перед запуском.

Усиление d

D работает как демпфер (глушитель, гаситель) и уменьшает чрезмерную коррекцию и регулирование коэффициента P. Увеличивая значение D, вы смягчаете воздействие Р, как бы добавляя «пружину» и также минимизирует вибрацию пропеллеров.

Если D будет слишком маленьким, то дрон будет как бы «отскакивать» назад в конце флипов и кренов, а также у вас будет сильная вибрация, вызванная вертикальным снижением.

Слишком большое значение тоже приводит к вибрациям. В попытке стабилизировать квадркоптер, полетный контроллер будет командовать регуляторам оборотов, чтобы те то прибавляли обороты двигателям, то уменьшали с такой скоростью (в смысле быстрее-медленнее), что из-за этого двигатели перегреются и сгорят. Вибрация также будет действовать на контроллер полета и со временем ситуация будет ухудшаться.

Еще одним побочным эффектом от D является то, что квадрокоптер становится «мягким», то есть реакция на команды слишком вялая.

Усиление i

Значение I определяет, насколько сильно он будет поддерживать квадрокоптер при воздействии внешних факторов, таких как ветер и смещение центра тяжести, например.

Это настройка жесткости при поворотах квадрокоптера.

Обычно, настройки по умолчанию вполне хорошо справляются с этим, но если вы заметили некоторый дрейф дрона без вашей команды, то увеличьте немного значение I. Если значение будет слишком низкое, вам часто придется исправлять траекторию полета дроном, особенно, если вы часто меняете уровень газа.

Если значение I будет слишком высокое, то поведение квадрокоптера будет «деревянным», он будет слабо реагировать на ваши изменения положения стика на пульте. Никакие регуляторы оборотов, двигатели и пропеллеры не одинаковы, каждый на какую-то часть, но работает по-своему, поэтому когда вы даете резкий газ, а потом резко опускаете стик газа, один двигатель будет останавливаться быстрее другого и наоборот, все это вызывает провалы в положении квадрокоптера в воздухе, один двигатель еще имеет тягу, а другой уже нет.

Таким образом, I используется для исправления таких мелких проблем.

Усиление p

P определяет, насколько жестко контроллер полета исправляет погрешности, чтобы достичь желаемой траектории полета. Этот параметр регулирует чувствительность и отзывчивость на изменения положения стиков. Чем выше это число, тем выше чувствительность и отзывчивость.

Более высокий коэффициент Р, означает более четкое управление, в то время как низкий Р — более мягкое и плавное управление. Но если это значение слишком большое, дрон станет слишком чувствительным и начнет сам себя корректировать, а также начнутся колебания значений положения стиков.

Можно снизить P, чтобы уменьшить колебания, но тогда дрон будет нечетко выполнять ваши команды, поэтому нужно будет поиграть с I и D, чтобы это компенсировать.

Центр тяжести

Распределение веса дрона играет решающую роль в обеспечении того, чтобы он летал на одном уровне. Если вес смещен от центра тяжести дрона, он будет наклоняться в этом направлении.

Центр тяжести (cg)

Центр тяжести должен быть ровно посередине, между всеми 4-мя двигателями. Плохая центровка приведет к тому, что одни двигатели будут работать больше, чем другие, отсюда перегрев моторов и плохая стабильность полета. Например, аккумулятор находится в задней части, вместо расположение по-середине и поэтому задние моторы будут работать на 100%, а передние на 80%.

Электромагнитные помехи

Современные дроны используют гироскопические датчики, чтобы поддерживать их на одном уровне. Большие магнитные поля создают помехи в этой системе, которые могут привести к ее хаотичному полету. Одним из наиболее распространенных источников больших электромагнитных полей являются высоковольтные линии электропередачи. Эти огромные сооружения несут множество токов, которые могут повлиять на производительность вашего дрона.

Энциклопедия технологий и методик – базовые принципы полета квадрокоптера

Вывод

Может быть не только одна конкретная причина, по которой ваш беспилотник наклоняется в одну сторону. Это может быть любая комбинация причин. Технология беспилотных летательных аппаратов быстро развивалась на протяжении многих лет, и появилось множество решений для устранения проблем с оборудованием.

Заключение

Неполадка, когда квадрокоптер тянет в сторону, встречается очень часто, но обычно не свидетельствует о серьезной неисправности. В большинстве случаев крен устраняется калибровкой или механической чисткой аппарата.