Режим стабилизации / Stabilize mode ArduCopter

Режим стабилизации / Stabilize mode ArduCopter Самолеты
Содержание
  1. Калибровка квадрокоптера на основных режимах полёта
  2. Как понять, что нужна калибровка?
  3. Видео
  4. Виды калибровки
  5. Выбор настроек регуляторов
  6. Детали
  7. Дополнительные материалы и источники
  8. Другие причины нестабильности подвеса
  9. Замечания и рекомендации
  10. Как откалибровать квадрокоптер syma x5c
  11. Как подготовить квадрик к полёту
  12. Как решить проблемы с пультом управления/джойстиком
  13. Как связать пульт и дрон
  14. Какие кнопки есть на пульте управления syma x5c
  15. Калибровка датчиков инерциальных измерений (imu)
  16. Калибровка подвесов dji
  17. Калибровка уровня горизонта (save trim) – apm copter team
  18. Линеаризация и построение управления
  19. На какой высоте калибруют?
  20. Настройка
  21. Обзор режима
  22. Общие проблемы
  23. Построение динамической системы
  24. Проведенная калибровка ситуацию не изменила
  25. Проверка модели
  26. Проверка производительности из флеш памяти полетного контроллера
  27. Проводка
  28. Сборка железа и его настройка
  29. Сборка из комплекта
  30. Трёхосный коптер
  31. Триммирование квадрокоптера
  32. Шестиосный коптер
  33. Заключение

Калибровка квадрокоптера на основных режимах полёта

Для того чтобы правильно произвести настройку квадрокоптера, надо знать основные режимы полёта:

  • Stabilize. В этом режиме автопилот, без применения стиков сам убирает крен и тангаж и приводит квадрокоптер к горизонту.
  • AltHold. Режим выдерживания высоты. Считывая показания барометра, дрон выдерживает заданную высоту, стиком газа её корректируют с начальными показателями.
  • Acro. Если не трогать стики, тангаж и крен остаются неизменными, чтобы их выровнять нужно перемещать стики в противоположную сторону.
  • Auto. По данным GPS перемещение по путевым точкам.
  • Loiter. Режим зависания. Аппарат выдерживает заданные координаты и высоту.
  • Position. Режим зависания с помощью газа.
  • Guided. Перелёт в заданный waypoint и нахождение в этой точке.
  • Circle. Сохраняя радиус, перемещение вокруг заданной точки.
  • RTL. Режим возврата на точку старта с посадкой или зависанием на двухметровой высоте над этой точкой.
  • OF Loiter. Используя OpticalFlowSensor, выполняется режим зависания с ещё большей точностью.
  • Drift. Самолётный режим с выдерживанием заданного курса.
  • Sport. При выполнении съёмки, высота выдерживается автоматически вместе с углом крена.
  • Land. Выполнение посадки.

Теперь зная основные режимы полёта, вполне понятно для чего необходима тщательная калибровка квадрокоптера.

Как понять, что нужна калибровка?

Для начала нужно поднять дрон на высоту и попробовать полетать. При получении с пульта команды «вперёд», дрон должен лететь вперёд, а не вперёд и чуть влево, вверх, вниз, или ещё куда-то. Так нужно проделать со всеми направлениями, лучше даже в разных режимах полёта. Если по какой-то из осей наблюдаются отклонения- нужно калибровать.

Видео

Для простоты восприятия – вот тебе толковый видео обзор, в котором парень рассказывает про настройку и калибровку коптера.

Виды калибровки

  1. Механическая калибровка квадрокоптера
    Механическая калибровка, это подкручивание регулятора тяги. Подкручиваешь регулятор, поднимаешь дрон, если проблема осталась – повторяешь. Используется тогда, когда отклонение от нужной оси не очень велико.
  2. Автоматическая калибровка квадрокоптера
    Автоматическая калибровка, это настройка работы дрона с пульта управления. Применяется, когда нужно сместить триммер на 5 и более позиций. Она происходит по-разному, в зависимости от пульта и контроллера. Придётся обратиться к инструкции.
  3. С помощью ПО mission planer
    Это программа для калибровки плат Ardupilot. Она позволяет программно задать нужные параметры. Как правило, калибровка через неё происходит перед первым запуском самодельного коптера.

Калибровка происходит следующим образом:

  • Включаем передатчик радиоуправления (на момент калибровки регуляторов радиоуправление должно быть уже откалибровано). Выставляем ручку газа на максимум
  • Берем Li-Po аккумулятор и подключаем к разъему Power-модуля для включения автопилота. Питание регуляторов соответственно тоже будет обеспечивать этот аккумулятор
  • После включения APM будет мигать своими синими и красными светодиодами. Этим он сигнализирует готовность к калибровке при следующем включении. Отключаем аккумулятор от Power-модуля
  • Включаем питание заново. Регуляторы издают стандартный звуковой сигнал (обычно количество сигналов равно количеству банок в батарее) и через некоторое время дважды издает короткий сигнал, что подтверждает калибровку по максимальному газу
  • Опускаем ручку газа в минимальное положение. Регуляторы издают один долгий сигнал, что подтверждает калибровку по минимальному газу
  • С этого момента калибровка регуляторов для APM 2.8 завершена и можно проверить работоспособность моторов
  • Убираем газ на минимум и выключаем питание Ardupilot.

Выбор настроек регуляторов

  • Brake: OFF. Торможение мотора после установки газа в «ноль». Может иметь значения включен/выключен
  • Battery Type: Ni-xx(NiMH or NiCd). Не выбираем типа батарей Li-Po, т.к. регулятор остановит моторы, когда напряжение аккумулятора просядет, а так хоть есть шанс попытаться посадить коптер.
  • CutOff Mode: Soft-Cut. При плавном выключении мотора контроллер сбрасывает обороты постепенно.
  • CutOff Threshold: Low. Мотор будет выключен только при достижении минимального напряжения на аккумуляторе.
  • Start Mode: Normal. Выбираем среднее значение из доступных (золотая середина). Мягкий и жесткий старт не рекомендуется.
  • Timing: MEDIUM. Параметр, от которого зависит мощность и КПД двигателя. Может находится в пределах от 0° до 30°. Физически это электрический угол опережения коммутации обмоток.

На данный момент процедуру калибровки регуляторов считаем выполненной. Пробовать запускать моторы пока не будем, т.к. еще не произведена процедура первоначальной настройки контроллера.

Если вы нашли ошибку на странице, то нажмите Shift Enter или нажмите здесь, чтобы уведомить нас.

Детали

Для начала вам потребуется 4 мотора плюс 1 запасной. Пропеллеры тоже стоит взять с запасом, должно быть минимум 2 стандартных и 2 — обратного вращения. 4 регулятора скорости, плюс несколько запасных. В качестве источника питания не стоит брать один суперёмкий аккумулятор, так как он будет только придавать лишний вес устройству.

Правильнее всего предпочесть несколько мелких, чтобы менять их по очереди. Рама должна быть максимально прочной и легкой. Вариант, описанный выше, можно назвать вполне подходящим. В качестве мозгов и датчиков устройства можно использовать программируемый микроконтроллер, плата — AllInOne, акселерометр, гироскоп, управляющая арматура, аккумуляторы, зарядное устройство, а также многое другое.

Дополнительные материалы и источники

  1. Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. «Применение кватернионов в задачах ориентации»
  2. Yaguang Yang «Analytic LQR Design for Spacecraft Control System Based on Quaternion Model»
  3. Ветка модифицированной прошивки на github

P.S. К сожалению, не могу поделиться моделью, а так же рассказать о расширенной модели с автопилотом и координатной стабилизацией в силу того, что это является частью моего будущего диплома, а все дипломы теперь проверяются на новизну и антиплагиат.P.P.S.

Другие причины нестабильности подвеса

Широко распространен и так называемый «завал горизонта» в динамичных разворотах. Полностью избавиться от подобной проблемы практически не представляется возможным, и калибровка только уменьшит размер эффекта, сделав его менее видимым. При этом существует две ситуации: ровный горизонт на месте с заваленный.

Замечания и рекомендации

  • Многие регуляторы при включении с высоким уровнем газа входят в режим программирования. Уровень сигнала запоминается как максимальный. При перемещении стика газа с минимальное положение уровень сигнала запоминается как минимальный.
  • Если после калибровки моторы не начинают вращаться одновременно или вращаются с разной скоростью, то калибровку необходимо повторить.
  • Если не получается выполнить калибровку с использованием контроллера APM, то выполните ее вручную (вторым способом) для каждого регулятора.
  • Для некоторых регуляторов процедура калибровки отличается. Читайте документацию по регулятору.
  • Для более точной калибровки можно подключить все регуляторы одновременно к приемнику. В этом случае будет исключено влияние «плавания» сигнала аппаратуры.

Как откалибровать квадрокоптер syma x5c

Для начала изучите кнопки пульта управления, за что каждая отвечает, функционал. Включите коптер. Для этого переводим в режим «On» задвижку на самом дроне. Затем включаем пульт и тянем левый стик вниз (до упора).

Теперь наберите высоту и отследите, в каком направлении «заносит» ваш коптер. Если видите, что есть проблема, попробуйте сбросить настройки. Для этого нужно установить дрон на плоскую ровную площадку, включить, потянуть левый и правый стики вниз и налево. Подождите, пока настроится гироскоп. Затем сделайте то же самое, но направо (калибровка акселерометра).

Смотрите про коптеры:  TOP-11 дронов с большим радиусом действия и камерой

Проведите повторный запуск коптера. Не помогло? Тогда приступаем к следующему этапу — триммированию (изменению оборотов мотора).

Как подготовить квадрик к полёту

До взлёта нужно настроить гироскоп и GPS. Обычно это делается очень просто, но у каждого коптера эта функция вызывается по-своему. Этот процесс всегда подробно описан в инструкции.

Если это первый полёт, то для коптера RTF (ready to fly) нужно настроить только гироскоп и GPS. Для самодельного БПЛА процесс подготовки к первому полёту будет сложнее.

Нужно:

  1. Привязать пульт управления квадрокоптером
  2. Настроить параметры тяги через соответствующий софт (например, mission planer, о котором мы говорили ранее)
  3. Настроить вспомогательные системы (GPS, гироскоп)
  4. Запустить на высоту 0.5 метра, и при необходимости, подкрутить регуляторы оборотов.

Как решить проблемы с пультом управления/джойстиком

Неожиданно, но надо триммировать. С этим мы уже разобрались раньше. Проблема может быть, как с левым, так и с правым джойстиком. Чтобы это узнать, нужно поднять коптер в воздух, и наблюдать.

  • Если аппарат кренится вправо, то триммировать надо правый рычаг пульта по крену
  • Если есть наклон вперёд или назад, то нужно править левый стик, используя триммер тангажа
  • Если коптер летит по диагонали, то нужно работать с обоими стиками

Как связать пульт и дрон

И снова, скорее всего, придётся обратиться к инструкции, ибо процесс может происходить по-разному, в зависимости от модели. Я приведу пример того, как это происходит в большинстве случаев.

Какие кнопки есть на пульте управления syma x5c

  • Левый и правый стики (джойстики);
  • Переключение режимов (слева от левого стика);
  • Поворот на 360 градусов (справа наверху);
  • Переключатель «вперед-назад» (слева от правого стика);
  • Переключатель режимов (под правым стиком);
  • Кнопка «вкл-выкл» (в центре, над дисплеем).

Здравствуй, пилот! Калибровка квадрокоптера, или его триммирование, как ты, наверное, уже знаешь, важный этап его создания и использования. Бывает, что аппарат начинает вести себя не так, как ты этого хочешь. Это нужно срочно исправлять, и сегодня я расскажу тебе как это сделать. Располагайся поудобнее, погнали!

Так как это достаточно трудоёмкий процесс, пусть и простой, то будь готов к тому, что ты зависнешь на этом на несколько часов. (сложно будет особенно начинающим пилотам) Конечно, если ты хочешь добиться хорошего результата. Для начала нужно чётко понять с какой именно осью у тебя проблемы. Не иди методом научного тыка, он здесь не поможет.

Квадрик в полёте может вести себя неадекватно. Например, устройство может кренится в одну из сторон или вращаться вокруг своей оси. Здесь на помощь и приходит триммирование квадрокоптера. Она позволяет скорректировать поведение коптера через настройку контроллера.

Калибровка датчиков инерциальных измерений (imu)


Калибровка осуществляется на ровной поверхности. Начинается процесс аналогично предыдущему варианту, с выбора троеточия в углу экрана.

Режим стабилизации / Stabilize mode ArduCopter

Выбирается самый верхний подпункт в виде коптера

Режим стабилизации / Stabilize mode ArduCopter

В предложенном списке выбирается действие «Advanced Settings»

Режим стабилизации / Stabilize mode ArduCopter


Далее выбирается подпункт нового меню «Sensors State»

Режим стабилизации / Stabilize mode ArduCopter

Под значениями каждого из датчиков имеется кнопка «IMU Caliboration»

Режим стабилизации / Stabilize mode ArduCopter

Далее от пользователя требуется выполнить команды подсказок, выводимых системой на экран камеры.

По завершении калибровки осуществляется перезагрузка дрона.

Калибровка подвесов dji

В целом процедура калибровки идентична для большинства моделей коптеров производства DJI, это и серия устройств Mavic и представители семейства Phantom.

Простая калибровка требует произвести включение дрона и пульта ДУ, подключиться к пульту через смартфон и включить приложение DJI Go 4.


После входа в окно камеры необходимо кликнуть на изображение троеточия (правый верхний угол)

Режим стабилизации / Stabilize mode ArduCopter

В выпадающем меню выбрать вариант «подвес»

Режим стабилизации / Stabilize mode ArduCopter

В данном подменю выбирается строчка «Calibrate Gimbal»

Режим стабилизации / Stabilize mode ArduCopter

При выполнении калибровки от коптера требуется нахождение на ровной устойчивой поверхности, исключающей колебания устройства.

После того, как калибровка выполнена, требуется провести перезагрузки квадрокоптера.

При отсутствии положительного результата проблема может крыться в акселераторе, поврежденном ранее. Он в свою очередь может влиять на блок IMU. Его калибровка рекомендуется даже при условии, что система не предупреждает о наличии проблем в данном элементе.

Калибровка уровня горизонта (save trim) – apm copter team

Если ваш коптер при пробных взлетах крутит или наклоняет куда-нибудь, и вы никак не можете заставить ваш коптер летать, возможно вам поможет процедура выравнивания триммерами. Она называется Save Trim.

Перекосы при управлении коптером могут возникнуть по разным причинам. Это и неправильная установка контроллера, и неправильная калибровка гироскопа/акселерометра, и нарушения геометрии рамы (лучи разной длины, установлены под разными углами), и несоосность моторов, и разнотяг моторов по тем или иным причинам.

Но если вы уже исчерпали все возможные догадки, а эта «шайтан-машина» никак не хочет лететь ровно — возможно вам поможет эта статья.

Для начала немного отвлечемся от коптеров.

Если вы уже занимались моделизмом, и строили самолеты, либо уже имели опыт управления простейшими китайскими дешевыми квадриками — вы уже знаете, что такое триммеры. Это такие микрики, которыми можно настроить крен (компенсацию крена) в ту или иную сторону, и пощелкав триммерами добивались ровного полета.

Но данный способ нам слегка не подходит. У нас на борту — умный полетный контроллер, который должен сам знать, где находится горизонт, как выровнять коптер — чтобы он никуда не дрейфовал. Правильно построенный и правильно настроенный коптер должен оставаться на месте сам.

То есть, если:

  • полет выполняется в режиме  Stabilize
  • в безветренную погоду (или в большом помещении)
  • выставлен газ висения и коптер завис на какой-то высоте
  • пульт больше руками не трогаем, никакие стики не отклоняем
  • коптер НИКУДА НЕ ДРЕЙФУЕТ и НЕ КРУТИТСЯ

— значит у нас всё настроено правильно.

Первое желание этого достичь — просто пощелкать триммерами, и летать так. Но это неправильно, потому что тем самым мы задаем постоянное смещение по каналам радиоуправления от середины. И если мы откалибруем радио (или если у нас потеряется связь в полете) — у нас коптер опять станет летать криво.

Процедура делается следующим образом (ВАЖНО — погода должна быть БЕЗВЕТРЕННОЙ):

1. Сначала калибруем правильно акселерометр/гироскоп.

2. Следующим делом — надо настроить наш пульт, чтобы один из тумблеров (достаточно двухпозиционного) — был сопоставлен с каналом номер 7. Как это делать — ищем в документации именно по вашему пульту.

3. Далее калибруем радио. При этом у нас  диапазон получается примерно от 1000 до 2000, с серединой 1500 мс. Реально — конечно будут другие цифры, это зависит от вашего радиотракта, от настроек пульта. Но это неважно. Главное — на момент калибровки радио — триммеры на пульте должны стоять на нейтральных положениях. МишнПланер (далее — МП) при калибровке радио сам запомнит ваши фактические минимальные, максимальные значения и нейтральную позицию стиков (и по каналам тумблеров). По каналу номер семь разработчики советуют убедиться, что максимальная позиция больше 1800 мс. Смотрим картинку:

MP_SaveTrim_Ch7PWMCheck

4. Еще надо задать в МП реакцию полетного контроллера на щелчок тумблера:

MP_SaveTrim_Ch7

При этом мы определяем, что когда тумблер включен — то надо сохранить текущие тримы как отклонение.

5. Когда тумблер канала номер 7 выключен — взлетаем в режиме Stabilize. Можно это делать следующим образом — армимся, раскручиваем двигатели до того состояния когда коптер почти взлетит. При этом скорее всего коптер куда-то «поползет» или станет «вращаться». Газ не добавляем дальше, щелкаем триммерами чтобы блокировать сползание/раскрутку. Если никуда не «ползет» — добавляем газа дальше. Если ещё пополз — опять щелкаем триммерами. И так вплоть до отрыва коптера от поверхности. Далее — вывешиваем коптер на высоте более метра (чтобы избежать турбулентности от земли), и окончательно добиваемся неподвижности коптера в горизонтальной плоскости.

Смотрите про коптеры:  Учебный центр «PROFDRONE»

6. Сажаем коптер, переводим газ в ноль, дизарм.

7. Отпускаем стики ролла/питча/руддера, и включаем тумблер канала номер 7 как минимум на 1 секунду.

8. Возвращаем все триммеры в нейтральные позиции.

9. Взлетаем, оцениваем качество регулировки. Если качество не устроило — то повторяем пункты с 5 по 9 несколько раз, пока не достигнем требуемого результата.

При этом у нас вычисляются коэффициенты поправки AHRS_TRIM_*. Они будут действительны конкретно для вашего коптера конкретно в этой сборке. Если вы поменяете например угол наклона контроллера (добавили виброизоляцию) или поменяли моторы/регуляторы/пропеллеры (изменили тягу), либо поменяли лучи (изменили геометрию) — эти коэффициенты должны быть другими, то есть калибровку нужно повторить.

Если ничего не понятно из словесного описания — смотрим официальное видео. Процедура Save Trim показана с начала и до 3:20 на видео:

А вот на этом видео показано, как настроили на аппаратуре канал номер 5, но в контроллер его всё равно подключили в канал номер 7 (при CPPM подключении этот способ не сработает).

Если вам не помогла эта статья, и вы по каким-то причинам ничего сделать не можете, возможно вам поможет процедура Auto Trim (автотрим). Её результаты будут аналогичными, только проводится она без участия триммеров на пульте. Почитать про неё можно тут (Автоматическая калибровка акселерометра (Auto Trim)). На первом видео процедура автотрима показана после 3:20.

Всегда ваш, Ганиев Тимур — 5yoda5.

5yoda5 # apmcopter

Если вы нашли ошибку на странице, то нажмите Shift Enter или нажмите здесь, чтобы уведомить нас.

Линеаризация и построение управления

Линеаризируя систему вблизи начала координат получим следующие матрицы A и B:

Как и в прошлый раз используем линейно-квадратичный регулятор. Напомню команду Matlab для его расчета:

[K,S,e]=lqr(A,B,Q,R)

Матрицы Q и R являются весовыми матрицами. Q штрафует за отклонение от нуля, а R за расход энергии управлением.

В результате получили матрицу K. В моей матрице коэффициентов все недиагональные элементы были очень малы (порядка 10^-4) и я не стал учитывать их.


Напомню, что для получения управления необходимо умножить матрицу K на вектор X. Конечно, в коде можно не вводить понятие матрицы и просто умножить каждую координату на некоторый коэффициент для быстродействия.

На какой высоте калибруют?

Дрон нужно калибровать в воздухе, на высоте больше 0.5 метра. Это достаточно большая высота, чтобы ничего не влияло на его подъёмную силу. Также лучше выбрать безветренную погоду.

Настройка

  • Параметр ANGLE_MAX задает максимальй угол наклона, который по умолчанию равен 4500 (т.е. 45 градусов)
  • Параметр ANGLE_RATE_MAX задает максимальную запрашиваемую скорость вращения в крена и тангажа, который по умолчанию равен 18000 (180deg/sec).
  • Параметр ACRO_YAW_P управляет тем, как быстро аппарат вращается на основе поступающих команд рыскания от пилота. По умолчанию равно 4,5 задаёт скорость 200 град/сек вращения, когда команда стиком удерживается полностью влево или вправо. Большие значения сделают его вращаться быстрее.
  • Параметры стабилизации по крену и тангажу (параметр Roll P / Pitch P) реагируют на крен и тангаж которые задает пилот и ошибки между желаемым
    и фактическими углами крена и тангажа.
    По умолчанию параметр равен 4,5 будет задавать 4.5 град/сек скорость вращения для каждого одного градуса погрешности в угле.
    • Чем выше значение Р тем быстрее аппарат будет наклонятся, чтобы получить нужный угол.
    • Высокий P вызывает на аппаратах колебания взад и вперед, как на качелях – несколько раз в секунду.
    • Низкий P вызовет медленные движения. Очень низкий P не даст чувтсвовать аппарат и может привести к аварии под влиянием ветра.
  • Коэффициенты Roll/Pitch P, I и D – это термины контролирования двигателей на основе требуемой скорости вращения для стабилизации (т.е. угловой стабилизации) контроллером.
    Эти термины, как правило, связаны с отношением мощности к весу аппарата. более мощные аппараты требуют более низкие значения PID.
    Например квадрокоптер, который ускоряет очень быстро, возможно, придется установить параметры Roll/Pitch P равным 0,08 в то время как более вялым аппаратам можно использовать 0,18.
    • Коэффициент Roll/Pitch P является наиболее важным параметром для настройки вашего квадрокоптера.
    • Чем выше P тем сильнее отзывчивость мотора для достижения желаемой скорости поворота.
    • По умолчанию Р = 0,15 для стандартного Arducopter (450 класс рамы).
    • Коэффициент Roll/Pitch I используется для компенсации внешних сил, которые мешают аппарату поддерживать нужную скорость в течение длительного периода времени.
    • Высокий коэффициент I позволит быстро нарастить и быстро снизится до нужного коэффициента, что бы избежать перерегулировки.
    • Коэффициент Roll/Pitch D предназначен, что бы ослабить реакцию аппарата к ускорениям в заданых направлениях желаемого положения.
    • Высокий параметр D может привести к необычной вибрации и эффекту “памяти”, когда чуствительность медленная или вовсе не реагирует.
    • Эти значения столь низкие как 0,001 и высокие чем 0,02 – используются в завасимости от аппарата.

Смотрите AC2_attitude_PID для получения более подробной информации по настройке.

Прошивка конфигурации ArduCopter 3.1 и выше включает режим AutoTune , которая позволит вам автоматически определить лучшую стабилизацию и значения PID.

Обзор режима

  • Углы наклона контролируются пилотом стиком наклона на аппаратуре. Когда стик наклона крена и тангажа (Roll and Pitch) отпускается происходит автоматическая стабилизация по уровню горизонта
  • Пилоту требуется регулярно регуляровать наклонами квадрокоптера, что бы удерживать его на месте под воздействием ветра.
  • Пилот управляет рысканьем (Yaw, Rudder) (повоторы по часовой стрелке и против) для изменение положения головы. Когда стик отпускается направление по ходу движения будет поддерживаться на измененом уровне.
  • Дроссельной заслонкой (Стик газа, Throttle) пилот регулирует обороты двигателя, требуется постоянная корректировака стиком газа, что бы поддерживать высоту. Если стик газа убрать в минимум , то сработает параметр (MOT_SPIN_ARMED – параметр, определяющий скорость моторов при снятии с охраны – “arming” ) и если апарат находился в полете то он потеряет управление ориентацией и упадет.
  • Регулировка газом происходит автоматически на основе угла наклона (т.е. увеличивается как только происходит наклон), что бы уменьшить компенсацию пилот должен следить за высотой квадрокоптера.
  • В прошивказ 3.0.1 и более ранних версиях квадрокоптер можно было снять с охраны только в режимах стабилизации и ACRO.

Внимание: Настоятельно рекомендуется освоить полет в режиме стабилизации, чем переходить сразу к другим режимам. Пилот
всегда сможет легко и быстро переключиться в режим стабилизации из других режимов полета в случае неожиданного или нежелательного поведения в полете.

Общие проблемы

  • Новый аппарат делает сально сразу же после взлета – это обычно вызванно неправильным подключение двигателя или неправильными пропеллерами (двигатель крутиться по часовой, а пропеллер расчитан на противочасовое движение)
    проверьте правильность подключения двигателей для вашего APM.
  • Аппарат качается по осям крена и тангажа (влева, вправо, назад и вперед для квадрокоптеров) – это обычно означает, что неверные коэффициенты P. смотрите раздел выше о том,
    как настроить это.
  • Аппарат качается при спуске быстро – это вызвано провалами у меняющейся скорости пропеллеров и почти невозможно подстроить, хотя повышая значения коэффициентов Roll/Pitch P может помочь.
  • Аппарат крутиться вправо с влево на 15 градусов при взлете – это связано с тем, что двигатели не одинаковые или регуляторы ESC не калиброваны.
  • Аппарат стремиться улетать в одном направление даже в безветренную погоду – эту проблему решит триммирование , попробуйте SaveTrim или AutoTrim что бы выровнять его.
  • Аппарат не выдерживает высоту или не может оставаться неподвижным в воздухе, как уже упоминалось выше – это ручной режим полета и он требует
    постоянного контроля стиками на аппаратуре для поддержания высоты и положения.
  • Случайные подергивания по крену и тангажу обычно вызваны какими-то помехами в приемнике (например FPV оборудование расположено слишком близко к приемнику)
    или у регуляторов ESC есть проблема, которая может быть решена путем их калибровки.
  • Если аппарат вдруг переворачивается во время полета – это почти всегда связано с механическим повреждением двигателей или регуляторов ESC
Смотрите про коптеры:  phantom4adv летит криво, подвес смотрит не прямо - Вопросы - Однодневки - Dji-Club

Построение динамической системы

https://www.youtube.com/watch?v=gOUQiB2gIuY

Введем 2 системы координат: локальную, привязанную к земле, и вторую, связанную с коптером.

Вращение тела удобнее представлять, используя кватернионы, в связи с меньшим количеством необходимых вычислений. О них написано много статей, в том числе и на хабре. Я рекомендую к прочтению книгу «Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. Применение кватернионов в задачах ориентации», спасибо Slovak из центра компетенций MathWorks за подсказку.

Воспользуемся основным законом динамики вращательного движения:

Режим стабилизации / Stabilize mode ArduCopter
Режим стабилизации / Stabilize mode ArduCopter
I — тензор инерции, а
Режим стабилизации / Stabilize mode ArduCopter
Таким образом:
Режим стабилизации / Stabilize mode ArduCopterРежим стабилизации / Stabilize mode ArduCopterРежим стабилизации / Stabilize mode ArduCopter
Режим стабилизации / Stabilize mode ArduCopter
Режим стабилизации / Stabilize mode ArduCopter

Замечу, что если бы мы учитывали положение коптера, можно было бы не вводить отдельные функции управлений, а сразу использовать в качестве них силы тяги, что удобнее и быстрее при расчетах. В данном случае система стабилизации не имеет никаких данных о необходимой сумме сил тяги, поэтому необходимо использовать именно такие управления…

Сила тяги пропеллера может быть примерно описана как Режим стабилизации / Stabilize mode ArduCopter
Режим стабилизации / Stabilize mode ArduCopter
Режим стабилизации / Stabilize mode ArduCopter
Замечу, что подбор коэффициента b у меня произведен вручную, простым подбором.Также необходимо выписать уравнение для кватерниона вращения. Из свойств кватернионов следует, что
Режим стабилизации / Stabilize mode ArduCopterРежим стабилизации / Stabilize mode ArduCopter
Режим стабилизации / Stabilize mode ArduCopter
Режим стабилизации / Stabilize mode ArduCopter
Режим стабилизации / Stabilize mode ArduCopter
Необходимо заметить, что если в вектор пространства входит компонента Режим стабилизации / Stabilize mode ArduCopterРежим стабилизации / Stabilize mode ArduCopter
Режим стабилизации / Stabilize mode ArduCopter

Система представима в стандартном виде

В нашем случае

Режим стабилизации / Stabilize mode ArduCopter

Проведенная калибровка ситуацию не изменила

Завал горизонта может происходить во время поворота коптера в полете. Иногда, камера изначально установлена с наклоном в одну сторону, и даже при прямолинейном перемещении дает завал.

В такой ситуации проблемы могут крыться в правильности работы компаса, отвечающего за точность определения направления. Он может выйти из строя по различным причинам, например, из-за расположенного впритык металла, соседства с автомобильным саббуфером или иных обстоятельств.

Для компаса также возможна калибровка собственными силами. Для этого потребуется пустырь, лишенный металлических предметов. Металла по возможности не должно быть и на человеке (кольца, цепи, часы). Требуется включить дрон, подключиться через смартфон к управлению, выбрать в углу экрана троеточие.

Режим стабилизации / Stabilize mode ArduCopter

В появившемся меню кликнуть на квадрокоптер (первый в списке)

Режим стабилизации / Stabilize mode ArduCopter


Из списка выбрать вариант «Advanced settings»

Режим стабилизации / Stabilize mode ArduCopter

В следующем подменю выбрать вариант «Sensors state»

Режим стабилизации / Stabilize mode ArduCopter

Далее кликнуть «Compass» – «Calibrate Compass».

После этого требуется только выполнять подсказки, выводимые на экран. При успешном выполнении начнется мигание зеленым цветом. Красное мигание укажет на неудачную попытку. Ее можно будет повторить идентичным образом, но отойдя еще дальше от любых металлических предметов, чтобы не сбивать точные настройки.

Если и это не помогает, потребуется обнуление компаса. Данная процедура требует применения специального оборудования, поэтому для ее выполнения потребуется обратиться к нам в сервисный центр. Данная процедура проводится бесплатно, и от владельца коптера требуется только пройти предварительную запись при помощи телефона или e-mail.

Проверка модели

Для проверки полученных результатов была создана модель в Matlab Simulink. Запустим ее с ненулевыми начальными условиями.

Первый график показывает как ведут себя угловые скорости, второй — изменение составляющих кватерниона. Заметьте, что скалярная величина кватерниона приходит в единицу, не смотря на то, что она не входит в уравнения линеаризованной системы. Как видно из графиков — модель стабилизируется.

Проверка производительности из флеш памяти полетного контроллера

Просмотр режима стабилизации производительности лучше всего сделать,
скачав журнал данных с вашего полетного контроллера,
затем откройте его с помощью Mission Planner и визуализируйте параметры Roll-In или DesRoll (нужный пилотный угол крена)

Режим стабилизации / Stabilize mode ArduCopter

Проводка

Теперь пришло время перейти к проводке. Из четырех регуляторов скорости нужно спаять «паука», припаяв провода прямо в гнезда переходников.

Согласно номерам моторов на плате, подключаем сигнальные провода драйверов. Если используется «плюсовая» схема полета, подключать их нужно к штырям М1-М4 (когда научитесь управлять, прошивку можно изменить).

Схема подключения приводится ниже:

В результате получится такой квадрокоптер, сделанный своими руками, весом один килограмм. Можно проводить тестовый полет.

Но, прежде, необходимо зарядить батарею, подключить ее и передатчик. Теперь время нажать вправо и вниз ручку газа. На плате должен загореться красным цветом СИД. Следующий момент – ручка газа передвинута вперед. Двигатели должны заработать, а квадрокопрет «отправиться» в полет.

Сборка железа и его настройка

Если все, описанное выше, у вас имеется, то вполне можно начинать процессы сверления, паяния и скручивания. Раму можно делать так же, как было описано ранее, а можно проявить фантазию. Но тут важен лишь один момент: следите, чтобы расстояние от центра до концов лучей было абсолютно одинаковым, при этом пропеллеры во время вращения не должны задевать друг друга и центральную часть из фанеры, так как на ней размещаются все датчики, мозги, а также камера, если вы пожелаете.

Установку датчиков следует производить на толстый скотч, резину или силикон, чтобы уменьшить вибрацию. В середине или на концах лучей можно закрепить пенопласт, плотный поролон или резиновые маячки, которые возьмут на себя функции шасси в момент приземления.

Сборка из комплекта

Обзаводясь соответствующим комплектом, можно значительно упростить процесс сборки своими руками ЛА.

О сбалансированности, влияющей на поведение квадрокоптера в полете, тоже не стоит беспокоиться – всеми необходимыми параметрами, в том числе запланированной скоростью и временем нахождения в полете он обладать будет.

Комплекты позволяют собирать разборные и монолитные дроны своими руками. Тут решать пилоту, какую он желает иметь конструкцию. Разборными интересуются те, кто предпочитает модели габаритные, но и одновременно легко переносимые.

Как собрать подобную конструкцию своими руками, подробно описано в прилагаемой инструкции.

Как правило, начинается все с установки на пластиковый, карбоновый или металлический экзоскелет моторов. Затем размещаются PIN-кабели, регулирующие мощность моторов. Позже крепят на корпус приемник сигналов и управляющий модуль – мозговой центр.

На завершающей стадии устанавливают светодиоды, фиксаторы, аккумуляторы.

Сборка на этом заканчивается, но начинается самое интересное – прошивка, калибровка устройства и тонкая настройка, занимающая от 30 минут до 3 часов (в зависимости от производителя входящих в комплект деталей). К этому моменту аккумулятор должен быть полностью заряженным.

Трёхосный коптер

Просто включи пульт и подожди около десяти секунд. Он начнёт издавать сигналы, и длинный сигнал будет означать, что пульт присоединился.

Триммирование квадрокоптера

Простые правила:

  • По рудеру. Если коптер кренится в правую сторону, то нужно триммировать влево. И наоборот;
  • По тангажу. Видите, что дрон при полете кивает вперед, триммируйте назад. Кренит назад — триммируйте вперед.

Попробуйте сделать «флип» — 360-градусный разворот коптера по любому из четырех основных направлений. Для этого нажимаем одновременно верхнюю кнопку, и тянем правый стик в необходимую сторону.

При триммировании важно помнить, что у разработчиками предусмотрена два режима расхода энергии (высокий — высокие обороты, низкий — слабые). В зависимости от того, как планируете использовать дрон, проверьте качество работы коптера на данных режимах

Часто во время калибровки Syma X5C возникает проблема с неправильной установкой лопастей. Моторы могут функционировать на 100% верно, а пропеллер не крутится. В данном случае необходимо учитывать схему сборки и инструкцию, которые прилагаются к устройству.

Шестиосный коптер

Включи пульт управления. Подними стик газа вверх, до максимального значения. После опусти стик в самый низ. Пульт воспроизведёт звуковой сигнал, который будет означать, что он нашёл коптер.

Заключение

Исходя из того, что коптер стабилизирует свои углы, можно заключить, что математическая модель разработана верно. К сожалению, пока нет возможности получать свои координаты и скорости (интегрирование акселерометра дает огромную ошибку), поэтому коптер не гасит начальную скорость и не возвращается в начальную позицию.

Для решения этой задачи MIT, например, использует камеры и метки на своих коптерах.

Оцените статью
Радиокоптер.ру
Добавить комментарий

Adblock
detector