Программируем квадрокоптер на Arduino (часть 1) / Хабр

Основные неполадки квадрокоптеров и способы их устранения

Как и любому другому сложному техническому устройству с большим количеством механических деталей, подверженных постоянным нагрузкам, квадрокоптерам, иногда, свойственно ломаться.

Для того, чтобы вы, при первой же поломке квадрокоптера, которую вполне можно устранить своими силами, не теряли голову и не мчались в пункт ремонта, мы и подготовили данную подборку, в которой вы найдете основные неполадки квадрокоптеров, а также способы, которыми их можно устранить.

Основные неполадки квадрокоптеров и способы их устранения

1. Нет связи передатчика и квадрокоптера. Вероятнее всего ручка газа не стоит на положении минимум. Установите ее до упора на себя и не трогайте до тех пор, пока не будет завершена инициализация квадрокоптера.

2. Погас и/или не загорается индикатор на передатчике. Это означает, что батарейки полностью разрядились и необходимо их заменить на новые.

3. Система стабилизации квадрокоптера работает плохо или неправильно. Вероятнее всего были неправильно инициализированы начальные настройки. Посадите квадрокоптер на ровную поверхность и подождите некоторое время, после чего осуществите повторный взлет. Также на плохую работу стабилизации квадрокоптера оказывает влияние низкое напряжение от разряжающегося аккумулятора.

Основные неполадки квадрокоптеров и способы их устранения

4. При полетах квадрокоптера или запуске двигателей наблюдаются посторонние шумы и вибрация. Вероятнее всего имеются повреждения корпуса или пропеллеров.

5. Квадрокоптер не может оторваться от земли и взлететь. Такая ситуация наблюдается при неправильной установке винтов или двигатель. Внимательно проверьте маркировку каждого из них и сравните со схемой, которая приводится в руководстве пользователя вашей модели квадрокоптера.

6. Оказал двигатель. Проверьте провода, идущие к двигателю и контакты. Если с ними все в порядке, то двигатель сгорел и его необходимо заменить на новый. Также проблема может быть и более сложной и скрываться в регуляторе скорости и полетном контроле. Их также следует проверить и, при необходимости, заменить.

7. После того как квадрокоптер потерпел крушение, вал одного или нескольких двигателей вращаются со скрежетом и чрезмерным усилием. Аккуратно надавите на вал двигателя а, затем, потяните на себя. В том случае, если он продолжит работать неправильно, придется менять весь мотор.

8. После неудачной посадки или встречи с препятствием сдвинуты лучи. Скорее всего ваша модель квадрокоптера оснащена ударопоглощающей конструкцией и сдвинуть лучи в первоначальное положение следует руками, после чего необходимо нажать на соответствующие защелки.

Основные неполадки квадрокоптеров и способы их устранения

9. Не получается выполнить сложные фигуры в воздухе, в частности, кульбит. Скорее всего вам следует включить режим эксперта. Также проверьте уровень заряда аккумулятора – возможно квадрокоптеру просто не хватает мощности.

10. Квадрокоптер слишком чувствителен к командам, поступающим с пульта дистанционного управления, из-за чего полет получается резким, а управление не комфортным. Здесь, напротив, вам не хватает опыта управления, и режим эксперта следует сменить на другой, с более низкой чувствительностью управления.

11. Во время полета квадрокоптер постоянно сносит в одну из сторон. Эта проблема явно указывает на неправильную калибровку. Установите квадрокоптер на столе или любой другой ровной поверхности и подложите подкладку из нескольких листов бумаги или тонкий картон под тот луч, в сторону которого квадрокоптер отклоняется в полете. После того как калибровка будет произведена вновь, проблема должна исчезнуть.

12. Качество видео с квадрокоптера плохое. Во-первых, выбирайте модели квадрокоптеров с хорошей современной оптикой, а, во-вторых, используйте качественные карты памяти от известных производителей.

Источник

Почему приставка не реагирует на пульт и не переключает каналы

Если при просмотре вдруг человек обнаруживает, что нажатие на кнопки пульта никак не влияет на работу техники, прежде всего рекомендуется точно выяснить причину. Сначала следует рассмотреть наиболее вероятные варианты:

1. Чаще всего пользователь просто забывает поменять батарейки. Поэтому, прежде всего лучше поставить новые и проверить работоспособность устройства.

   

2. В некоторых случаях могут измениться настройки пульта. Тогда можно скинуть на стандартные начальные.
3. Направление пульта не обеспечивает попадания сигнала на приставку или на телевизор. Нужно помнить, что пульт в большинстве случаев взаимодействует с приставкой, а не с телевизором. Поэтому в таких случаях направлять ПДУ необходимо на неё.
4. На пути луча могут быть помехи, которые препятствуют прохождению сигнала от ПДУ.
5. Пульт не отправляет сигнал из-за неработоспособности диода.

В последнем случае с помощью камеры смартфона можно определить наличие сигнала.

ПДУ направляют в объектив и стараются обнаружить поступление сигнала. Для этого, иногда требуется поменять регулировки камеры. Признаком наличия иногда является лёгкое мерцание.

Если сигнал обнаружить не удаётся, значит пульт дистанционного управления нуждается в ремонте.

Если проблема в настройках, стоит сначала заново провести их установку. Если это не помогает, можно воспользоваться сбросом к заводским параметрам, а затем установить нужные значения.

Также стоит обратить внимание на следующие причины, более редкие, но возможные причины:

1. Если ПДУ оставляют в случайных местах вполне вероятно, что на нём осядет пыль. Когда она забьёт контакты, то это может привести к тому, что устройство перестанет работать. При наличии загрязнений пыль необходимо аккуратно их протереть. В некоторых случаях для чистки может потребоваться разобрать устройство.
2. В доме может присутствовать другая техника, использующая инфракрасные сигналы для функционирования. Если она работает одновременно с пультом от приставки, это может привести к возникновению помех. В этом случае потребуется убрать её, или произвести отключение.
3. Иногда в возникших проблемах может быть виновата приставка. Это происходит, например, если в ней включён механизм энергосбережения. В этом случае может происходить блокировка получаемого сигнала. Чтобы исправить ситуацию в этом случае, нужно отключить такой режим.

При взаимодействии пульта управления и телевизионного оборудования, происходит передача управляющих сигналов. В некоторых случаях это может приводить к возникновению конфликтных ситуаций. Здесь вполне возможна передача сигналов ПДУ посторонним устройствам.

Светодиод ПДУ:

Проблему можно решить, отвязав, а потом заново привязав пульт дистанционного управления к приставке. В большинстве случаев после этого произойдёт восстановление нормальной работы.

При частом использовании пульта могут западать кнопки. При наличии этой проблемы лучше произвести ремонт, обратившись к специалистам.

В тех случаях, когда работу пульта можно продублировать при помощи кнопок на устройстве, нужно попытаться выполнить команды с их помощью. Если это получится, то причину неисправности нужно искать в ПДУ, когда нет — необходимо обратить внимание на работоспособность устройства.

Нужно учитывать, что иногда пульт, оставаясь исправным, действует только с близкого расстояния. Это говорит о слабой мощности сигнала. В большинстве случаев это является следствием загрязнения контактов. Чтобы восстановить работоспособность нужно произвести их очистку. Для этого может потребоваться разобрать устройство.

Протирка будет более эффективной, если использовать чистый спирт. Водку брать не рекомендуется из-за того, что в ней могут быть дополнительные примеси.

Нужно обратить внимание на резиновое покрытие под клавиатурой. Его можно очистить при помощи обычных кухонных чистящих средств. После завершения очистки необходимо перед сборкой тщательно высушить устройство.

Нужно учитывать, что источником загрязнения может быть не только пыль, но и конденсат, который попадает на пульт с пальцев. Он не только пачкает контакту, но и способствует окислению деталей устройства.

При проведении процедуры нужно уделить внимание контактам батареек. Если на них имеется грязь или ржавчина, то их потребуется очистить.

Ещё одной распространённой причиной неработоспособности пульта является наличие механических повреждений. Если он часто падал, результатом может стать повреждение платы, корпуса или сигнального диода. Наличие повреждений можно определить при помощи визуального осмотра.

Иногда, если потрясти устройство, можно услышать посторонний шум. Это обычно означает, что диод повреждён и требует замены.

Когда пользователь приобретает телевизионное оборудование, пульт дистанционного управления требуется к нему привязать. Если эта процедура осуществлена неправильно, то нормальная работа ПДУ невозможна. В том случае, когда имело место такая ситуация, необходимо сначала отвязать ПДУ, а затем привязать его снова.

Выполнение этих действий различается в зависимости от используемой модели. Например для устройств Ростелекома они осуществляются следующим образом:

1. Сначала необходимо узнать код активации используемой модели. Это можно сделать на сайте Ростелекома (перейти в раздел «Для себя», «Телевидение» и «Оборудование»).
2. Включают телевизор. На приставке одновременно нажимают клавиши ОК и ТВ. Их держат до тех пор, пока дважды не мигнёт светодиод. Затем клавиши можно отпускать.
3. Набирают код инициализации, который узнали заранее.
4. Если таких кодов несколько, их пробуют все по очереди. После указания нужного, пульт должен начать работать в нормальном режиме.

После ввода нужной комбинации настройки необходимо сохранить.

Видеоинструкция по настройке ТВ-приставки МТС – что делать, если приставка не реагирует на команды пульта и не переключает каналы на телевизоре:

28 апреля 2023

Вконтакте

Говорят, что в жизни мужчины только первые 40 лет детства сложные, поэтому идея прикупить себе портативный летательный аппарат не покидала меня с самого появления в продаже первых вертолетов на радиоуправлении. Но что-то не складывалось, и всегда находились более важные варианты, как потратить деньги, поэтому долгое время этот гештальт оставался незакрытым.

Но разговоры об этом желании пару раз были. И вот, сам о том не подозревая, в свой день рождения я стал обладателем квадрокоптера.

Любимая супруга решила, что для фаната электронных гаджетов, у которого все необходимые гаджеты есть, самым очевидным будет приобретение не очень необходимой в повседневной жизни, но способной принести море положительных эмоций четырехмоторной игрушки.

Со всеми скидками и купонами покупка обошлась в пять с небольшим тысяч рублей, что не сказалось на семейном бюджете.И вот в день рождения мне был торжественно преподнесен летательный аппарат. В этот момент я на самом деле ощутил себя мальчишкой, которому подарили классную игрушку. Тут же налепил на него знак настоящего пирата и приступил к освоению новой техники.

Да, это не Mavic и иже с ним, но для освоения пилотирования и для нужд человека, не занимающегося аэросъемкой профессионально, более чем достаточно.Начнем с комплектации и размеров.При заказе можно выбрать разные варианты комплектации, включающие и специальную сумку, и много чего еще.

С учетом того, что устройство будет использоваться эпизодически для развлечения, был выбран простой вариант, включающий в себя сам коптер, пульт и четыре комплекта запасных лопастей. Абсолютно солидарен с выбором супруги.

Распаковывая небольшую коробку, я ожидал увидеть некую летающую блоху размером с ладонь, однако реальность оказалась куда интереснее. Из-за складной конструкции в сложенном состоянии коптер занимает гораздо меньше места, чем в разложенном

А разложив «Пепелац» (именно такое имя получил коптер в первые минуты своего пребывания у меня в руках), я понял, что стал обладателем немаленькой машинки, которую назвать игрушкой уже как-то не получается.

Внешне коптер напоминает DJI Mavic Mini, с которого он, скорее всего, и был скопирован. Разница в незначительных деталях. Хотя, с другой стороны, придумать что-то прямо очень оригинальное тут сложно.В разложенном состоянии коптер имеет следующие размеры:Длина:

В держателе пульта помещаются телефоны шириной до 85 мм. Забегая вперед, не могу не отметить, что телефон тут нужен не просто для красоты.

Базовые понятия

Квадрокоптеры бывают разные, но всех их объединяют четыре несущих винта:

Не смотря на кажущуюся симметрию, пилоту очень важно различать, где у квадрокоптера перед (показан стрелкой). Здесь, как у радиоуправляемых моделей автомобилей: при команде «вперед» квадрокоптер летит не туда, куда смотрит пилот, а туда, куда направлен воображаемый нос квадрокоптера.

Это таит в себе опасность: новичкам бывает трудно вернуть к себе подхваченный ветром аппарат, развернутый как-нибудь боком (мы, конечно, не говорим про полеты по камере от первого лица и про «умные» режимы полета с использованием компаса и GPS.) Решению этой проблемы частично могут помочь передние винты или лучи другого цвета, какой-нибудь шарик спереди или разноцветные светодиоды. Но все это оказывается бесполезным, когда пепелац стремительно превращается в точку над горизонтом.

Мы будем летать на раме квадрокоптера формы «X», потому что она мне больше нравится внешне. У каждой конструкции свои плюсы и свое предназначение. Кроме квадрокоптеров есть и другие мультикоптеры. Даже если не считать экзотические варианты, все равно их видов — целая куча!

Разберемся, как наш квадрокоптер устроен внутри, и чем же должен заниматься полетный контроллер, который мы планируем программировать.

Углы тангажа, крена и рыскания (pitch, roll, yaw) — углы, которыми принято определять и задавать ориентацию квадрокоптера в пространстве.
Википедии это не совсем точно. Полет квадрокоптера в необходимом направлении достигается изменением этих трех углов. Например, чтобы полететь вперед квадрокоптер должен наклониться за счет того, что задние моторы закрутятся чуть сильнее передних:

Газ квадрокоптера — среднее арифметическое между скоростями вращения всех моторов. Чем больше газ, тем больше суммарная тяга моторов, тем сильнее они тащат квадрокоптер вверх (НЕ ВПЕРЕД!!! «Тапок в пол» здесь означает наискорейший подъем). Обычно измеряется в процентах: 0% — моторы остановлены, 100% — вращаются с максимальной скоростью. Газ висения — минимальный уровень газа, который необходим, чтобы квадрокоптер не терял высоту.

Газ, тангаж, крен, рыскание — если вы можете управлять этими четырьмя параметрами, значит вы можете управлять квадрокоптером. Их еще иногда называют каналами управления. Если вы приобрели двухканальный пульт, с квадрокоптером вам не совладать. Трехканальный скорее подойдет для маленьких вертолетов: без управления креном летать можно, но на квадрокоптере — не удобно.

Режимов полета существует много. Используется и GPS, и барометр, и дальномер. Но мы хотим реализовать базовый — режим стабилизации (stab, stabilize, летать в «стабе»), в котором квадрокоптер держит те углы, которые ему задаются с пульта не зависимо от внешних факторов. В этом режиме при отсутствии ветра квадрокоптер может висеть почти на месте. Ветер же придется компенсировать пилоту.

Направление вращения винтов выбирается не случайно. Если бы все моторы вращались в одну сторону, квадрокоптер вращался бы в противоположную из-за создаваемых моментов. Поэтому одна пара противостоящих моторов всегда вращается в одну сторону, а другая пара — в другую.

Скоростью вращения моторов управляет

полетный контроллер (контроллер, мозги)

. Обычно это небольшая плата или коробочка с множеством входов и выходов. Существует огромное количество различных контроллеров с разным набором возможностей, разными прошивками, разными задачами. Вот лишь некоторые:

Обобщенной задачей полетного контроллера является несколько десятков раз в секунду выполнять цикл управления в который входит: считывание показаний датчиков, считывание каналов управления, обработка информации и выдача управляющих сигналов моторам, чтобы выполнять команды пилота. Именно это мы и собираемся запрограммировать.

Различных видов датчиков, которые можно задействовать, очень много. Мы будем использовать ставшие уже почти обязательными во всех квадрокоптерах трехосевой гироскоп и трехосевой акселерометр. Акселлерометр измеряет ускорение, гироскоп измеряет угловую скорость.

Благодаря им полетный контроллер узнает текущие углы тангажа, крена и рыскания. Эти датчики бывают встроенными в полетный контроллер, а бывают внешними. Процесс вычисления трех углов по показаниям датчиков — тема для отдельной статьи. Но нам этого здесь знать не надо: за нас все сделает MPU-6050.

Моторы на мультикоптерах потребляют большие токи, поэтому полетный контроллер управляет ими не напрямую, а через специальные аппаратные драйвера, называемые регуляторами скорости (ESC, ре́гуль, е́ска).

«Протокол» общения между регулятором и мотором нам не так важен, как «протокол» общения между полетным контроллером и регулятором, ведь нам предстоит из контроллера программно управлять регулятором. Бывают регуляторы, управляемые по i2c, но наиболее распространенные управляются сигналом прямоугольной формы с минимумом 0 вольт и максимумом 3-5 вольт (его называют ШИМ или PWM, а некоторые утверждают, что правильнее — PPM. Подробнее, например, здесь).

«Протокол» — это громко сказано: чтобы дать команду мотору вращаться с максимальной скоростью контроллер должен отправлять импульсы длительностью 2 миллисекунды, перемежающиеся логическим нулем длительностью 10 — 20 миллисекунд. Длительности импульса в 1 миллисекунду соответствует остановка мотора, 1.

При всей кажущейся простоте, здесь кроется засада: полетные контроллеры бывают разные с разными настройками, регуляторы бывают разные, и минимум (1 мс) и максимум (2 мс) — не универсальны. В зависимости от множества факторов диапазон 1-2 мс может на деле оказаться 1.1 — 1.9 мс.

Для того, чтобы регулятор и контроллер говорили абсолютно на одном языке существует процедура калибровки регуляторов. В ходе этой процедуры диапазоны регуляторов изменяются и становятся равными диапазону контроллера. Процедура зашита в программу каждого регулятора и включает в себя несколько простых шагов (шаги могут отличаться в зависимости от производителя — читайте инструкции!):

После этого в регулятор будут занесены соответствующие границы интервала. При попытке взлететь с некалиброванными регуляторами последствия могут оказаться неожиданными: от внезапного рывка квадрокоптера в ближайшее дерево до полной неподвижности моторов при любом значении газа.

PWM с точно таким же принципом использует и бортовой приемник. Это небольшое устройство, получающая сигналы радиоуправления с земли и передающая их в полетный контроллер. Чаще всего в полетном контроллере для каждого канала управления (газ, тангаж, крен и т.п.) имеется свой вход на который поступает PWM.

Раз между приемником и контроллером свои товарищеские PWM отношения, то их тоже придется калибровать: пульты с приемниками бывают разные со своими диапазонами работы. Контроллер должен уметь подстраиваться. Процедуру калибровки радио, в отличие от калибровки регуляторов нам придется создавать самим как часть полетный программы. Общий план калибровки такой:

Итак: во время калибровки радио полетный контроллер запоминает диапазоны приемника по всем каналам управления; во время калибровки регуляторов диапазон полетного контроллера заносится во все регуляторы.

Помимо программы для полетного контроллера необходима еще одна программа: интерфейс настройки полетного контроллера. Чаще всего им является программа для PC, которая соединяется с полетным контроллером по USB и позволяет пользователю настраивать и проверять полетную программу, например: запускать калибровку радио, настраивать параметры стабилизации, проверять работу датчиков, задавать маршрут полета на карте, определять поведение мультикоптера при потере сигнала и многое другое. Мы свой интерфейс настройки будем писать на C и Qt в виде консольной утилиты. Вот она, если заглянуть в будущее:

Никто не застрахован от случайностей. Даже десятидюймовые пластиковые винты на маленьких моторах могут оставить кровавые синяки на коже, которые будут болеть еще неделю (проверено лично). Элементарно сделать себе новый макияж и прическу, если зацепить стик газа на пульте, пока несешь включенный квадрокоптер.

Поэтому полетный контроллер должен обеспечивать хоть какую-то безопасность: механизм armed/disarmed. Состояние квадрокоптера «disarmed» означает, что моторы отключены и даже команда полного газа с пульта не имеет никакого эффекта, хотя питание подано.

Состояние «armed» квадрокоптера означает, что команды с пульта выполняются полетным контроллером. В этом состоянии квадрокоптеры взлетают, летают и садятся. Квадрокоптер включается и должен сразу попасть в состояние disarmed на тот случай, если невнимальельный пилот включает его, когда стик газа на пульте находится не в нуле.

Чтобы перевести коптер в состояние «armed» пилоту необхоимо сделать какой-то заранее оговоренный жест стиками пульта. Часто этим жестом является удержание левого стика в правом нижнем углу (газ = 0%, рыскание = 100%) втечении пары секунд. После этого полетный контроллер делает хотя бы минимальную самопроверку и при ее успешном прохождении “армится” (к полету готов!)

Вопросы – ответы

Вопрос: «Что делать, если приставка не отреагировала на нажатие определённой кнопки?»

Ответ: «Сначала необходимо повторить команду один или несколько раз. Иногда отсутствие срабатывания имеет случайный характер. Затем нужно проверить работу других кнопок.

Например, если не переключаются каналы, можно дополнительно попробовать, происходит ли регулирование громкости. Надо проверить, светится ли диод на передней части устройства.

На него можно посмотреть через камеру, нажимая при этом на различные клавиши. После осмотра можно более конкретно определить причину потери работоспособности.»

Вопрос: «Что делать, если приставка выглядит работоспособной, на пульт по-прежнему не может с ней работать?»

Ответ: «Важно понимать, что пульт передаёт команды. Но если принимающий узел приставки или телевизора неисправен, то любые действия с ПДУ не смогут улучшить ситуацию. Иногда следует проверить работоспособность ресивера.

Наиболее частыми причинами возникновения рассматриваемых проблем являются следующие:

1. Программное обеспечение устройства содержит ошибочный код. Чаще всего это происходит в силу случайных причин. Чтобы исправить это, требуется выполнить обновление до последней версии.
2. Возможна ситуация, когда использованное обновление не соответствует используемой версии приставки. В этом случае нужно воспользоваться той прошивкой, которая в точности подходит для этого устройства.
3. Вследствие длительной работы и недостаточной вентиляции произошёл перегрев. Тогда нужно сделать перерыв в работе и дать время для того, чтобы ресивер охладился до приемлемой температуры.

Правильно определив причину, пользователь при помощи несложных действий сможет восстановить работоспособность оборудования.»

Вопрос: «В некоторых случаях для восстановления работоспособности требуется выполнить сброс настроек до заводских. Как это правильно делать?»

Ответ: «Процедура сброса зависит от используемой модели. Для примера можно рассмотреть приставки компании Билайн. Процедура выглядит следующим образом:

1. Если применяется универсальный пульт Билайн для сброса сначала потребуется длительное нажатие кнопки STB. Затем нужно нажать и держать Setup. Отпускать можно после того, как STB мигнёт дважды. После этого набирают 977. Процесс завершён удачно в том случае, когда STB мигнуло четыре раза.
2. Чтобы сбросить пульт Jupiter-5304 SU при работе с приставкой Билайн, надо одновременно сделать длительное нажатие кнопок STB и TV. Отпускать кнопки можно через 5 секунд. Об успешном проведении сброса сигнализирует четырёхкратное мигание диода.
3. В пульте Motorola RCU300T, чтобы выполнить рассматриваемое действие, требуется одновременное нажатие клавиш STB и OK. Его длительность должна быть не меньше трёх секунд. Когда настанет время отпустить кнопки, должна загореться STB. Далее нажимают на Mute. После этого должна несколько раз зажечься кнопка STB.

Сброс к заводским настройкам проводится в соответствии с инструкцией по эксплуатации для конкретной модели. Обычно это операция необходима в тех случаях, когда все способы восстановления работоспособности пульта испробованы, но не привели к желаемому результату.

Иногда требуется сбросить настройки не у пульта дистанционного управления, а у самой приставки. Далее об этой процедуре будет рассказано на примере того, как это нужно делать тем, кто использует приставку Билайн. Для этого требуется предпринять следующие шаги:

1. Нужно сделать длительное нажатие на кнопку питания ресивера.
2. Кнопку можно отпускать после мигания светодиодов на устройстве.
3. После отпускания кнопки нужно подождать в течение шести секунд. После этого должен загореться зелёный светодиод.

   

4. После этого требуется ещё раз нажать на кнопку питания. Её не нужно отпускать до того, как начнут мигать все лампочки. Это действие необходимо повторить ещё четыре раза.

Цифровая приставка не видит пульт – проблемы и решения:

Затем на экране появятся статус-бар и изображение шестерёнок. Длительность процедуры не превосходит нескольких минут. После перезапуска потребуется снова ввести все необходимые настройки.»

Как проверить выход на мотор квадрокоптера, если не крутятся моторы?

Прежде, чем заниматься ремонтом, по причине того, что не крутятся моторы, необходимо точно убедиться, что неисправен именно выход на мотор на полетном контроллере, именно это мы сейчас и сделаем.

Метод проверки прост и основывается на измерении уровня напряжения на всех четырех выходах на полетном контроллере и проверки, совпадают ли они.

Контроллер полета управляет регуляторами оборотов с помощью сигнала PWM (протоколы Oneshot и Multishot) или цифрового сигнала DShot.Обратите внимание, что мультиметры не умеют понимать такие сигналы. Но они могут работать как фильтр нижних частот и преобразовывать эти сигналы в показания напряжения, простыми словами, когда вы будете менять уровень газа (стик throttle, который слева на пульте), будет меняться и показания напряжения.

В идеале, напряжение на всех четырех выходах должно быть одинаковым.

Теперь перейдите во вкладку Motor в Betaflight Configurator и переместите ползунок на 2000 (100%). Измерьте снова напряжение, оно должно возрасти после того, как вы поднимете ползунок:

Для аналоговых сигналов, таких как PWM, Oneshot, Multishot — напряжение должно быть примерно 1,5V, когда газ находится на уровне 1000 (0%), а у DShot на этой же отметке будет 0.2V.

Когда газ будет на уровне 2000 (100%), напряжение для аналоговых сигналов будет выше 3V, в то время как у DShot будет около 0.4V.

Точная цифра не имеет значения, смысл в том, чтобы все одни были одинаковы на всех выходах. Если один из выходов выдает другое значение, которое отличается от других — этот выход неисправен.

Также бывает, что после прошивки один моторперестал крутиться, хотя до прошивки работал корректно. Это может произойти по нескольким причинам:

Для первого пункта, необходимо пару раз перепрошить регуляторы оборотов, бывает, что нормально работать начинают только со 2 или 3 раза. Подробнее о прошивке по ссылке выше, в синей рамке.

По второму пункту: видите скрин выше, вкладка Моторы? Отключите аккумулятора, но при этом не отключайтесь от Betaflight, затем поднимите ползунок Master вверх. Регуляторы начнут проигрывать звуки, после того как закончат, подсоедините аккумулятор и резко переведите ползунок в нижнее положение. Регуляторы оборотов снова начнут издавать звуки.

Если мотор не начал крутиться, повторите эти два пункта. У меня это срабатывает, думаю дело в разных регуляторах.

Математика стабилизации, пид-регуляторы (pid)

Если вы решили заняться мультикоптерами, то рано или поздно вам придется столкнуться с настройкой ПИД-регулятора, поскольку этот математический аппарат применяется почти во всех задачах стабилизации: стабилизация углов квадрокоптера в воздухе, полет и удержание позиции по GPS, удержание высоты по барометру, бесколлекторные механизмы стабилизации видеокамеры в полете (подвес камеры).

Вы приобретаете двухосевой подвес для камеры, ставите туда, например, GoPro, включаете и вместо стабилизации получаете конвульсии, вибрации и дергания, хотя все датчики откалиброваны и механические проблемы устранены. Причина — неверные параметры ПИД-регуляторов.

Вы собираете мультикоптер, калибруете датчики, регуляторы, радио, все проверяете, пытаетесь взлететь, а он такой унылый в воздухе, что его даже легким ветерком переворачивает. Или наоборот: он такой резкий, что внезапно срывается с места и крутит тройное сальто без разрешения. Причина все та же: параметры ПИД-регуляторов.

Для многих устройств использующих ПИД-регуляторы существуют инструкции по настройке, а то и несколько в добавок к многочисленным видеонструкциям от самих пользователей. Но чтобы легче ориентироваться в этом многообразии полезно понимать, как же внутри устроены эти регуляторы.

Кроме того, мы же собираемся писать собственную систему стабилизации квадрокоптера! Предлагаю вместе со мной самим заново «изобрести» и «на пальцах» понять формулу ПИД-регулятора. Для тех, кому больше нравится сухой математический язык, я рекомендую Википедию, английскую статью, т.к. в русской пока не так подробно изложен материал.

Будем рассматривать квадрокоптер в двумерном пространстве, где у него есть только один угол — угол крена, и два мотора: левый и правый.

В полетный контроллер непрерывно поступают команды с земли: «крен 30 градусов», «крен -10 градусов», «крен 0 градусов (держать горизонт)»; его задача — как можно быстрее и точнее их выполнять с помощью моторов с учетом: ветра, неравномерного распределения веса квадрокоптера, неравномерного износа моторов, инерции квадрокоптера и т.п.

Таким образом, полетный контроллер должен непрерывно решать задачу, какую скорость вращения подавать на каждый мотор с учетом текущего значения угла крена и требуемого. Непрерывно — это, конечно, громко сказано. Все зависит от вычислительных возможностей конкретного железа.

На Adruino вполне можно одну итерацию цикла обработки и управления уместить в 10 миллисекунд. Это значит, что раз в 10 миллисекунд будут считываться показания углов квадрокоптера, и на их основе будут отправляться управляющие сигналы к моторам. Эти 10 миллисекунд называют периодом регулирования. Понятно, что чем он меньше, тем чаще и точнее происходит регулирование.

Уровень газа поступает из приемника в контроллер. Обозначим его

Чем больше разность между желаемым углом крена и текущим, тем сильнее должна быть реакция, тем быстрее левый мотор должен закрутиться относительно правого. Если это записать с использованием наших обозначений:

Здесь P — коэффициент пропорциональности. Чем он больше, тем сильнее будет реакция, тем резче квадрокоптер будет реагировать на отклонение от требуемого угла крена. Эта интуитивно понятная и простая формула описывает работу пропорционального регулятора.

За несколько десятков миллисекунд (несколько итераций цикла обработки) под воздействием пропорционального регулятора квадрокоптер вернется в требуемое (в данном случае горизонтальное) положение. Все это время ошибка

где D — настраиваемый коэффициент: чем он больше, тем сильнее останавливающее усилие. Из школьного курса физики всплывают смутные воспоминания, что скорость изменения любой величины — производная этой величины по времени:

И вот пропорциональный регулятор превращается в пропорционально-дифференциальный (пропорциональное слагаемое и дифференциальное):

Ошибку

Теперь у нас есть пропорционально-дифференциальный регулятор в плоском «бикоптере», но осталась еще одна проблема. Пусть левый край будет весить чуть больше правого, или, что то же самое, левый мотор работает чуть хуже правого. Квадрокоптер чуть наклонен влево и не поворачивается обратно: дифференциальное слагаемое равно нулю, а пропорциональное слагаемое хоть и принимает положительное значение, но его не хватает, чтобы вернуть квадрокоптер в горизонтальное положение, ведь левый край весит чуть больше правого. Как следствие — квадрокоптер будет все время тянуть влево.

Необходим механизм, который бы отслеживал такие отклонения и исправлял их. Характерной особенностью таких ошибок является то, что они прявляют себя со временем. На помощь приходит интегральное слагаемое. Оно хранит сумму всех ошибкок

где T — текущий момент времени.
Пришло время записать окончательную формулу пропорционально-интергрально-дифференциального регулятора:

где

Существует несколько ее вариаций, например, можно ограничить модуль интегрального слагаемого, чтобы он не превысил определенный допустимый порог (мы так и будем делать).

Режимы полёта дрона

Существуют различные режимы полёта в зависимости от установленного в дрон контроллера полёта (ПК/Flight Controller): KK2/Multiwii/Naze32/ArduCopter и другие). Наиболее распространенными режимами являются:

«Acro mode» (Rate mode/Manual mode) — в этих режимах электронные помощники отвечающие за стабилизацию дрона будут отключены. Скоростные показатели достигнут максимальных значений. Пилотирование смогут осуществить лишь продвинутые пилоты.

«Self-level mode» (horizon mode) – в данных режимах электроника отвечающая за стабилизацию дрона (гироскоп, акселерометр) активна, ограниченны расходы (скоростные показатели). Режимы хорошо подходят для обучения пилотированию.

Attitude Holding Mode — данный режим полёта контролируется бортовой электроникой отвечающей за стабилизацию дрона, активна функция удержания высоты, реализованная посредством бародатчика (барометра). Осуществляя полёт в этом режиме, если пилот отпустит стики/джойстики, квад не упадёт, как это могло бы быть при использовании выше указанных режимов, а зависнет на занимаемой в момент полёта высоте.

Пилоту же необходимо будет контролировать горизонтальное смещение/дрейф коптера, например, из-за присутствующего ветра. Режим оценят новички, но все же, не стоит использовать его при обучении пилотированию, так как полученный опыт не будет полноценным.

GPS Attitude Holding Mode – работает при непосредственном участии GPS модуля. Данный режим полёта контролируется бортовой электроникой отвечающей за стабилизацию дрона. Активна функция удержания позиции реализованная посредством GPS. Дрон привязывается к точке координат и позволяет точно зависать без смещения/дрейфа, даже если на него воздействуют внешние факторы, например, такие как ветер.

На практике вы встретите куда больше режимов полёта. Как уже говорилось выше, это зависит от установленного в дрон контроллера полёта. Но алгоритм работы в целом у всех будет схожим.