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Y3垂直起降无人机调试文档(二)飞行参数调试

作者:爱飞的菜鸟6发布时间:2024-10-12

12. 试飞检查

1) 报错检查

Pix飞控功能强大,传感器类型比较多检查项也比较多,有时候会出现各式各样的报错,这是令新手朋友比较头疼的事情,有些报错无关紧要,有些报错对于无人机则是致命的,以下为报错的显示位置,一般在飞行数据中间的大红字会提示报错信息,点击下面消息栏也能看到报错信息:

以下是统计各种报错的原因及解决方法:

2) 垂直起降无人机电调校准

对于垂直起降(VTOL)固定翼无人机的电子调速器(ESC)校准,确实需要特别注意,因为VTOL无人机结合了多轴和固定翼的特性。以下是对您提供的步骤的详细解释和一些额外的注意事项:

(1) VTOL电调校准步骤

拆桨:在进行任何与电机或电调相关的操作之前,务必拆下螺旋桨以防止意外启动导致的伤害。

连接Mission Planner:通过USB连接无人机到电脑,并打开Mission Planner,但此时不要插上电池

(2) 修改参数:

在Mission Planner的“全部参数”页面中,设置Q_ESC_CAL=1以启用电调校准。

根据您的电调规格,设置Q M PWM_MAX和Q M PWM_MIN。通常,这些值分别代表电调接收到的最大和最小PWM信号(例如,2000和1000)。但请注意,这些值可能因电调型号而异。

解锁并连接电池:在QStabilize模式下解锁无人机(如果有安全开关,请确保已按下或禁用)。然后,将油门推至最高,并迅速插上电池。注意,这一步需要在短时间内完成,以避免电调进入保护状态。

监听确认音:当您听到高位确认音时(通常是“滴.滴”两个音),迅速将油门拉至最低。接着,您应该会听到低位确认音,表示校准完成。

重新开机:完成校准后,重启无人机,Q_ESC_CAL会自动改回0,表示校准模式已关闭。

(3) 注意事项

快速操作:步骤4到6中的操作需要迅速完成,以防止电调进入保护模式或发出告警音。

安全开关:在校准过程中,请确保已正确设置安全开关,以避免意外启动。

电调类型:如果您使用的是4+1或4+2配置的VTOL无人机,主电机的电调可能需要通过接收机进行单独校准。

(4) 替代校准方法

如果上述方法失败,您可以尝试另一种通过接收机进行电调校准的方法:

1. 关闭Mission Planner中的电调校准模式(Q_ESC_CAL=0)。

2. 将电调的油门线连接到接收机的CH3(油门通道)。

3. 使用遥控器将油门杆推至最高,插上电池,听到高位确认音后将油门拉至最低。

4. 重复上述步骤,直到所有电调都校准完毕。

(5) 验证校准

使用Mission Planner的“ServoOut”页面检查PWM输出是否正确。

使用Mission Planner中的电机测试功能来验证每个电机的旋转方向和编号是否正确。

通过这些步骤,您可以确保VTOL无人机的电调正确校准,从而安全、有效地进行飞行。

2) 飞行检查

在地面上旋转螺旋桨并检查它们是否都朝着正确的方向旋转。

检查您的直升机是否知道水平高度。将直升机放在平坦的表面上,连接到 Mission Planner,并确保地平线显示为水平。

检查所有故障保护设置是否已启用。

3) 首次飞飞行应进行的调试

应根据您的飞机规格正确设置以下参数。每个参数都会影响调试过程的质量。

(1) 电池参数设置

确保 VTOL 电机的推力曲线尽可能呈线性非常重要。线性推力曲线意味着电机产生的实际推力变化与 ArduPilot 所需的推力成正比。如果您的推力曲线严重非线性,那么您将永远无法进行良好的调整,在某些情况下,调整可能会非常糟糕,以至于您的飞行器可能变得完全不稳定并坠毁。

非线性推力曲线有 3 个常见原因。

随着油门加大,电压下降。

您在 ESC 中使用的 PWM 范围的端点设置不正确(请参阅下面的“电机设置”)

螺旋桨、ESC 和电机组合产生的推力呈非线性

首先设置电压范围以应对电压骤降。参数用于线性化电机推力曲线。

MOT_BAT_VOLT_MAX:4.2vx 节数

MOT_BAT_VOLT_MIN:3.3vx 节数

MOT_OPTIONS = 0(默认)。默认为在上述操作和调整计算期间使用下降补偿电压。可以将其设置为 1,以使用原始电压而不是下降补偿电压,这可能会改善轻型车辆的调整结果。

接下来设置推力指数。如果您要设置专业飞机,那么您应该投资购买推力台,这样您就可以在改变油门时准确测量电机/ESC/螺旋桨组合的真实推力。然后,您将调整指数值以及端点(由下面的电机设置给出),以便端点之间的推力尽可能呈线性。不要相信制造商的推力曲线数据,因为它们通常不准确。有关推力缩放的详细信息,请参阅电机推力缩放。

如果您正在设置爱好级车辆,那么您可以使用下图来估算您的飞机的正确MOT_THST_EXPO值。

MOT_THST_EXPO:5 英寸螺旋桨为 0.55,10 英寸螺旋桨为 0.65,20 英寸(或更大)螺旋桨为 0.75。此参数应通过推力台测量得出,以获得最佳结果(不要相信制造商数据)。

(2) 电机参数设置

电机参数定义发送到 ESC 的 PWM 输出范围。这对于确保飞行中使用的整个油门值范围在推进系统的线性范围内至关重要。

用于定义发送到 ESC 的输出范围的参数。

MOT_PWM_MAX:检查 ESC 手册以了解固定范围或 2000us

MOT_PWM_MIN:检查 ESC 手册以了解固定范围或 1000us

MOT_SPIN_ARM:使用电机测试功能确定一个值,该值将可靠地启动电机以低转速旋转,作为武装状态的指示。

MOT_SPIN_MAX:0.95

MOT_SPIN_MIN:使用电机测试功能和电机测试数据(如果可用)来设置线性推力的下限。默认值通常适用于业余用途。

MOT_THST_HOVER:0.25 或低于预期的实际悬停推力百分比(较低为安全)

(3) PID 控制器初始设置

以下设置旨在让您的 PID 控制器加速度和过滤器设置进入适合您车辆的正确近似范围。这些参数对于调整过程至关重要。PID 控制器的轴 P/D/I 值默认值通常对于大多数车辆的首次测试悬停都是安全的。

INS_ACCEL_FILTER:10Hz

INS_GYRO_FILTER:5 英寸螺旋桨为 80Hz,10 英寸螺旋桨为 40Hz,20 英寸(或更大)螺旋桨为 20Hz

ATC_ACCEL_P_MAX : 10 英寸螺旋桨为 110000,20 英寸螺旋桨为 50000,30 英寸螺旋桨为 20000

ATC_ACCEL_R_MAX : 10 英寸螺旋桨为 110000,20 英寸螺旋桨为 50000,30 英寸螺旋桨为 20000

ATC_ACCEL_Y_MAX : 10 英寸螺旋桨为 27000,20 英寸螺旋桨为 18000,30 英寸螺旋桨为 9000

对于 Copter-4.1 (及更高版本):

ATC_RAT_PIT_FLTD : INS_GYRO_FILTER /2

ATC_RAT_PIT_FLTT : INS_GYRO_FILTER /2

ATC_RAT_RLL_FLTD :惯性陀螺仪滤波器/ 2

ATC_RAT_RLL_FLTT :惯性陀螺仪滤波器/ 2

ATC_RAT_YAW_FLTE:2

ATC_RAT_YAW_FLTT : INS_GYRO_FILTER / 2

13. 飞行参数调整

1) 首次起飞检查

是任何多旋翼飞行器最危险的时刻。必须小心谨慎,确保飞行器不会在飞行的最初几秒内被摧毁,并且不会有人受伤。

确保所有观众都保持安全距离。

确保飞行员处于安全距离和位置。

飞行员应该重新熟悉解锁的方法这次飞行将允许您的飞机处于“可调试飞行”状态。

确保飞机处于自稳模式

2) 解锁飞机

确保飞机能正常解锁

缓慢增加油门,寻找振动的迹象。(长或灵活的起落架可能会导致一些起落架振动,只有在飞机离开地面后才会消失)

飞机一离地,立即尽可能轻柔地将飞机降落

评估你观察到的情况,决定是否需要调整调整参数,或者是否可以安全地再次起飞

加大油门,开始起飞

悬停在约 1 米的高度,并对滚动和俯仰施加小角度(5 度)控制输入

如果发现任何振动,立即降落

下一节将解释如何消除振荡

3) 初始飞机调试

注意:PID调试界面跟传统固定翼及多轴有区别,多轴在全部参数Q_A_ACCEL调节外环pid,在Q_A_RAT开头的参数调节内环pid,以图中pitch轴为例

 

垂起多轴pid参数调试界面


固定翼pid参数调节界面

4) 垂起多轴飞行稳定调节

调试垂起多旋翼飞机时的首要任务是建立稳定的、无振荡的调谐状态,以便进行进一步的测试。

将飞机置于自稳模式

缓慢加大油门直至飞机离开地

如果飞机开始振荡,立即中止起飞和/或降落飞机

将以下所有参数降低 50%

Q_ATC_RAT_PIT_I

Q_ATC_RAT_PIT_D

Q-ATC_RAT_RLL_P

Q_ATC_RAT_RLL_I

重复此过程,直到飞机可以悬停并且无法通过视觉或听觉检测到振动。

如果飞机的起落架很长或很灵活,那么您可能需要在地面共振停止之前离开地面。

请注意,在此状态下,飞机对较大的控制输入和干扰的反应可能会非常缓慢。飞行员应非常小心,尽量减少对飞机的操纵杆输入,以避免发生坠机。

5) 测试 AltHold

该测试将允许测试高度控制器并确保飞机的稳定性。

检查MOT_HOVER_LEARN是否设置为 2。这将允许控制器在飞行时自行学习正确的悬停值。

在自稳模式下起飞,并将高度增加到 5 米。切换到 AltHold 并准备切换回自稳状态。如果飞机以非常低的悬停油门值悬停,您可能会听到电机中相当快的振荡。确保飞机悬停至少 30 秒,让悬停油门参数收敛到正确值。降落并上锁飞机。

在地面上设置这些参数并最好解除武装(自信的飞行员可以使用 GCS 或 CH6 调谐旋钮在飞行中设置它们):

PSC_ACCZ_I至 2 x MOT_THST_HOVER

PSC_ACCZ_P到MOT_THST_HOVER

如果 AltHold 开始上下振荡,位置和速度控制器可能需要减少 50%。这些值为:PSC_POSZ_P和PSC_VELZ_P。

6) 滤波设置及调整

悬停时没有振动后,下一步是设置一个好的陷波滤波器,以减少 PID 控制器的噪音。一套好的陷波滤波参数对于良好的调整至关重要。

要设置陷波滤波器,您需要在没有任何飞行员输入的情况下,将车辆悬停至少 30 秒,并将INS_LOG_BAT_MASK设置为 1。这将启用 FFT 记录,从而指导陷波滤波器的正确设置。然后,您应该仔细阅读使用动态谐波陷波滤波器管理陀螺仪噪声文档,并设置谐波陷波以消除陀螺仪中的噪声。

使用陷波滤波器消除噪音将大大提高飞控控制的质量。通过开启FFT(默认不开启),跟踪电机或其他固定振动产生的噪音并将其过滤后,解决其对IMU的影响,减少干扰,提升无人机飞行的稳定性。

所涉及功能仅在具有2MB内存的飞控中具备,官方建议H7处理器以上飞控开启,开启前请检查飞控是否处于最新固件,确定您的飞控是否具有该功能。(CUAV在售飞控产品X7+,X7+ Pro,Nora+均支持该功能)

1. 进入地面站后,点击左上方“配置/调试”功能,选择“全部参数表”。设置 FFT_ENABLE = 1,启用 FFT 引擎,将会出现以下默认数值。

       重启飞控后,FFT支持也将被启用,其他FFT参数在GCS中应是可见状态。使用默认参数设置后,FFT引擎将运行自检,以确定硬件上的频率匹配情况。如果没有提示任何FFT错误,则说明一切正常。

 

1. 启用FFT后,最好先进行试飞,以检查飞机的特定噪声频率是否被捕获,并监控CPU负载情况。通常,由此产生的结果将显示清晰的噪声识别和可接受的CPU负载,然后可以使用FFT通过设置以下参数来驱动谐波陷波滤波器:

 

①设置 INS_HNTCH_ENABLE = 1,启用谐波陷波滤波器;

②设置INS_HNTCH_MODE = 4,使用FFT检测到的频率来控制谐波陷波滤波器频率;

③设置 INS_HNTCH_REF = 1,设置谐波陷波滤波器参考值,对于FFT分析通常代表没有缩放。

驱动谐波陷波滤波器后,操控无人机悬停2分钟,FFT自动学习并保存以下参数。

7) 手动调整垂起多轴横滚和俯仰pid

1. 在开始手动调节之前,飞行员应特别小心确保ATC_THR_MIX_MAN和MOT_THST_HOVER设置正确。

2. 当振动开始时,不要进行大幅度或突然的操纵杆输入。平稳减小油门以使飞机着陆,同时使用非常缓慢和较小的滚动和俯仰输入来控制飞机位置。对于每个轴:

3. 如果车辆已经在轴上振荡,则首先将 P、D 和 I 项以 50% 的步长降低,直至稳定,然后再开始手动调节。

l 以 50% 的步长增加 D 项,直到观察到振荡

l 以 10% 的步长减少 D 项,直到振荡消失

l 将 D 项进一步减少 25%

l 以 50% 的步长增加 P 项,直到观察到振荡 

l 以 10% 的步长减少 P 项,直到振荡消失

l 将 P 项进一步减少 25%

l 每次更改 P 项时,将 I 项设置为等于 P 项。这些参数可以在地面上更改,最好是地面上锁调试。自信的飞行员可以在飞行中使用地面站或遥控器旋钮调试pid。

8) 垂起多轴模式自动调参

垂直起降固定翼(VTOL)的自动调参(多轴模式)主要关注于调整其多轴飞行状态下的PID控制器参数,以提升飞行性能和稳定性。以下是简体中文版的自动调参步骤:

自动调参步骤(多轴模式)

(1) 设置飞行模式:

l 将任一飞行模式设置为QAUTOTUNE(自动调参)模式。

l 如果使用的是旧版Mission Planner且无法直接选择QAUTOTUNE模式,可以进入全部参数表,将FLTMODE?的值改为22(QAUTOTUNE模式的编号)。例如,将原本的FBWA(固定翼自动模式,编号5)暂时改为22。

(2) 调整自动调参激进程度:

l 设置参数Q_AUTOTUNE_AGGR的值,以决定自动调参的激进程度。

l 0.1 = 激进(修正快且强)

l 0.075 = 中等

l 0.050 = 弱

值越大,调参结果越激进,但需注意避免过激导致飞行不稳定。

(3) 选择调整轴:

l 通过参数Q_AUTOTUNE_AXES选择要调整的轴(横滚、俯仰、偏航)的组合。

l Q_AUTOTUNE_AXES=1(只调整横滚轴)

l Q_AUTOTUNE_AXES=2(只调整俯仰轴)

l Q_AUTOTUNE_AXES=4(只调整偏航轴)

l Q_AUTOTUNE_AXES=7(三个轴向一起调整,1+2+4=7;也可以1+4=5只调整横滚+偏航)

l 对于垂直起降固定翼,建议逐个轴进行调整,以避免电池耗尽或长时间悬停导致电调过热。

(4) 飞行准备与测试:

l 选择一个无风或微风且宽敞的场地。

l 以多轴模式(QS/QH/QL模式皆可)升空。

l 将飞行模式开关切换到QAUTOTUNE模式。

l 注意:调参模式类似于QHOVER(定高模式),油门置中时高度会固定,因此需保持油门置中。

(5) 开始自动调参:

l 系统将开始自动调参。如果飞机飞得太远,可通过操纵杆拉回(随时可介入)。拉回后将操纵杆置于中立位置,调参将继续进行。

l 当飞机不再摇晃时,表示调参完成。此时可尝试操纵杆测试飞行效果。

l 如果满意调参结果,以QAUTOTUNE模式降落并锁定参数;如果不满意,切换到其他模式并锁定(不记忆当前调参结果)。

(6) 注意事项:

Pitch轴调整:自动调参后,Pitch的P与D值可能会偏大,导致修正过快且有些过激。建议手动调整降低这些值。

Yaw轴调整Yaw轴的P与D值可能偏小,特别是倾转旋翼机型可以更高。建议将D值设为一个小值(如0.008),然后逐步增加P值,直到锁紧效果满意(用手拨动时会感到大力反抗),这个值可以上调很多而不易过激。

多轴模式定点与高度PID调节:与自稳模式调节方法相同。调节前建议先校准罗盘,可手动校准或使用自动罗盘学习功能。

 

 

9) 罗盘校准

(1) 手动罗盘校准

罗盘对于垂直起降无人机至关重要,影响垂起多轴模式及转换,所有校准好罗盘非常重要,下面是校准步骤:

① 进入指南针校准界面

② 这里可以看到有几个罗盘

③ 确定没问题就可以点击Start,然后缓慢的把六个方向缓慢旋转一圈,分别是水平、左朝下、右朝下、头朝下、头朝上、翻过来每个面旋转一圈。

④ 出现进度条达到99%提示success后点击OK,重启飞控就表示成功。

(2) 校准不成功设置

当进度条一直不能达到百分之99,提示校准失败我们可以进行以下设置

① 点开这里有四个选项,分别是非常严格、严格、默认、宽松,表示罗盘的校准质量设置如果默认校准不成功可以选择最后一项宽松的一般就会成功,如果对罗盘要求比较高也可以选择前两项。设置好后

② 点击Start重新校准,按照之前的要求直至进度条达到百分之99

(3) 自动罗盘学习(或者自动校准)

如何启用自动罗盘学习:

① 点击配置/调试,

② 打开全部参数表,

③ 搜索compass_l,

④ 找到compass_LEARN,并将参数设置为3自动学习罗盘并保存,

⑤ 写入参数,

⑥ 点击OK这样就启用了自动罗盘学习,然后到室外空旷无干扰的地方以自稳模式起飞20m左右高度,缓慢水平旋转几圈,基本就能校准完成。

(4) 罗盘检查

不管手动校准还是自动罗盘学习校准完成后需要检测,具体方法如下:

找个能够参考的角度,飞机放水平不动,记住地面站飞行数据姿态界面的角度,然后飞机旋转90度查看读数变化是否是90度左右,如果是说明罗盘没问题,如果差距比较大就得检查罗盘或者重新校准。

10) 调试多轴定点模式

自稳模式及定高模式调节完成,罗盘校准完成就可以调试多轴定点模式方法如下:

调试顺序

先调P:将I和D设为较小值或零,逐步增加P值,观察飞机响应。当飞机开始出现振荡时,稍微减小P值,直到找到稳定的平衡点。

再调I:在P值稳定后,逐步增加I值,以消除稳态误差。注意观察飞机是否出现滞后或不稳定现象,适时调整。

最后调D:如果飞机仍存在振荡或响应不够迅速,可以尝试增加D值。但需注意D值过大会引入噪声,应谨慎调整。

注意:

检查飞行器是否水平

卫星颗数及精度是否满足要求

GPS接线及配置正确

11) 首次转换

(1) 转换飞行模式设置

首次转换非常中,关乎飞行器安全,注意以下设置及参数

下面进入多轴转换固定翼,调试之前设置固定飞行模式

第一次转换建议设置如下飞行模式:

低档位多轴自稳模式

中档位多轴定点模式

高档位固定翼FWA

(2) 舵面及自稳反馈检查(地面检查最好卸桨)

       首先打舵,每个舵面无干涉能够正常独立工作,然后打杆检查,切换到固定翼自稳模式,拉升降看看升降舵舵面是否朝上,打左副翼查看副翼舵面是不是左高右低,打右副翼查看副翼舵面是不是右高左低,打方向的查看左打是不是左偏,右打右偏,切换手动模式推油门检查电机是否正常工作,然后检查自稳反馈是否正常,切换为固定翼自稳模式,手扶飞机左偏检查飞机是否有修正,副翼舵面正常是左低右高,手扶飞机右偏,副翼舵面正常是左高右底,手扶飞机低头,升降舵会上偏,手扶飞机抬头,升降舵会下偏,向左偏航方向舵面会右转,右偏航方向舵面会左转。然后检查电池是否满电,检查飞行模式,空速是否正常、转换速度是否设置,以上检查没问题就可以测试转换,卸掉桨在地面测试准换是否正常。相关参数检查如下,以下参数根据自己机型进行调节:

(3) 垂直起降固定翼参数设置

        垂直起降固定翼是由多軸+固定翼+过度 三者结合而成,其中Q_开头的參數大部份跟多轴(Quad)有关,尤其多轴PID参数,只要把参数前面的”Q_”去掉就跟多轴固件(Copter)同名称同作用,所以调参可以参考多轴教程,而前面沒有”Q_”的参数大部份为固定翼参数,可以参考固定翼调参教程.

*表示关键参数:

关键参数必須按照载机配置来正确设置,千万不能搞错(搞错直接炸),请再三检查.参数名称标为色的表示只有二次开发固件才有的参数.

(4) 第一次多轴转换固定翼

检查多轴自稳、定高、定点调试完成,装有空速计须检查空速计是否正常工作,再次检查电量是否满电,无问题后就可以尝试第一次转换,第一次转换高度大于50m,如遇转换失败可以切换多轴模式救机。

多轴自稳模式解锁,缓慢升至50m+,中途可以切换定点或定高,尺寸越大的飞机尽量越高,然后切换固定模式fwa比固定翼自稳模式高级些,此时飞机会缓慢加速,直至设置的转换速度,然后完全变成固定翼,此时飞行操作同固定翼一样,如固定翼飞行无问题可以飞至家附近切换多轴模式降落,固定转多轴切忌急拉升降,可以选择fwa切换Qloter这样无需减速只需要切换模式开关,飞行器会慢慢减速后悬停在哪里,然后手动降落,前提是多轴自稳、定点调试完成。无问题后就可以校准空速计,具体方法参照上面空速计使用。

 

 

 

 

12) 垂直起降固定翼自动调参(飞机模式)

这里的自动调参特指调整固定翼飞机的PID参数,与多轴无人机的自动调参不同(多轴部分请参考上一节)。使用AUTOTUNE自动调参功能,为您的飞机获得一组优化的横滚/俯仰PID参数对于飞行至关重要。因此,强烈建议您使用AUTOTUNE自动调参。

(1) AUTOTUNE做了什么?

AUTOTUNE模式是一种飞行模式,其飞行方式与FBWA(固定翼自动模式)相同,但利用飞行员输入的飞行姿态变化来学习横滚和俯仰的关键值。当飞行员使用遥控器模式开关切换到自动调参模式后,驾驶飞机飞行几分钟。飞行员需要输入尽可能多的急剧姿态变化(即最大行程的舵量),以便自动调谐代码能够了解飞机的响应方式。

(2) 设置AUTOTUNE

① 选择模式:将任一飞行模式设置为AUTOTUNE(自动调参)模式。

② 设置调参级别:在地面站的高级参数表中设置AUTOTUNE_LEVEL来选择调参级别。AUTOTUNE_LEVEL参数控制调参的积极程度,默认值为6级(中等),适合初学者到中级飞行员。如果您是更有经验的飞行员,可以选择7级,这将导致更快的姿态变化。在完全熟悉系统之前,不建议使用7级以上的级别,8级以上的级别仅适合经验丰富的飞行员。

③ 基本设置:确保飞机的所有基本设置都正确无误。特别是,确定所有舵面反馈都是正确的,并设置合理的最小空速值(ARSPD_FBW_MIN)。自动调参只会在超过最小空速时生效。如果没有空速传感器,则按地速计算。同时,确保已完成遥控器校准。

(3) 其他要检查的事项:

如果您安装了空速传感器,请确保它正常工作并已校准(请参考前面章节的空速校准)。

检查飞机的重心,根据您的飞机机型来确保它是正确的。一般来说,宁可重心靠前也不要靠后。

检查舵面修正是否正确(请参考前面章节)。

检查失控保护设置是否正确。

(4) 在AUTOTUNE模式下飞行

完成所有设置后,您可以开始在AUTOTUNE模式下飞行。

起飞:您可以在QLOITER(或QSTABILIZE)多轴模式下起飞,在空中转换到FBWA飞机模式后达到习惯高度,再切换到AUTOTUNE模式。

飞行中的自动调参

自动调参系统将立即为横滚和俯仰的I和D增益以及最大速率设置一些默认值,这些值取决于AUTOTUNE_LEVEL。

自动调参系统将监控您所需的横滚和俯仰速率(由遥控器杆移动决定)。当要求的横滚或俯仰速率超过最大速率的80%时,系统将根据飞机的响应来学习横滚或俯仰调整。

每隔10秒,系统将保存10秒前的参数。如果自动调参导致飞机变得不稳定,您有10秒钟切换到其他模式来放弃保存的调整值(退出AUTOTUNE模式时,将恢复上次保存的参数)。

操作技巧

使用遥控器杆输入快速横滚或俯仰动作。一次只做一个动作,快速移动到最大行程的极限。

在横滚方向上,您应该首先用副翼杆向右(或左)转弯,然后不久用另一个方向副翼来左(或右)转弯。无需等待飞机完全倾斜,大约2秒后就可以快速反转。

对于俯仰调整,使用俯仰杆使飞机像过山车一样。用力向后拉杆向上倾斜,然后不久向下推。继续这样做至少20次。

持续飞行:建议您至少进行20次快速侧倾和至少20次快速俯仰,最好是更多。继续在AUTOTUNE模式下飞行,直到您认为飞机飞得很好。

 

 

 

(5) 完成调整

一旦通过自动调参学习了合理的横滚和俯仰调整,您应该通过全部参数表来调整其他一些关键参数。大多数飞机需要调整的参数包括:

NAVL1_PERIOD:默认值为25,这是一个非常保守的值,控制飞机在自动模式下转弯的程度(如TO、RTL和LOITER)。大多数飞机的适用值要低得多。完成横滚和俯仰值的成功自动调谐后,应将NAVL1_PERIOD降至14-18。要在自动模式下飞行一个矩形任务并一次调低NAVL1_PERIOD,直到飞机以您满意的速度转弯,并且在飞行中不会“摇尾”。

PTCH2SRV_RLL:此参数控制要添加多少升降舵以保持机头水平。默认值为1.0。要查看是否需要调整此值,您应该在FBWA模式中保持一个很小的圆(绕圈),并在没有升降舵输入的情况下将副翼杆打到底。如果飞机会爬高,则应将PTCH2SRV_RLL降低一点(尝试降低到0.95)。如果飞机在绕圈时掉高,则尝试少量增加PTCH2SRV_RLL(尝试1.05)。如果您需要超过1.3或低于0.8的值,那么您可能有其他问题(如重心不正确、推力线错误、空速校准不良或指南针错误)。

(6) AUTOTUNE记录

自动调参的进度会记录在dataflash日志中。以下是自动调参的典型日志文件内容:

ATRP:显示正在记录的自动调参类型。值为0表示横滚调整,值1表示俯仰调整。在绘制ATRP图表时,应选择类型为0或1(不是两者)的数据。

ATRP.Require:是所需的姿态变化率(横滚速率或俯仰速率),单位为度/秒。

ATRP.Achieved:是飞机在姿态变化率方面实际实现的目标。

ATRP.P:是控制器的P增益,随着调参的进行会发生变化。

图表中的间隙表示飞行员不要求高度改变姿态的时期。自动调参系统仅在飞行员要求快速姿态变化(超过最大速率的80%)时起作用。

(7) 手动调整与AUTOTUNE

为了获得最佳性能,您应该执行手动调整,可能从自动调参的结果值开始。自动调参系统被设计为一个保守的系统,可以为大多数飞机获得合理的值,但它不是完美的。如果您是一位有经验的飞行员,应该花些时间做一些微调来获得更好的性能。

仍然建议每个人一开始都使用AUTOTUNE。正确调整飞机并不容易,AUTOTUNE比绝大多数用户做得更好。先从AUTOTUNE开始,然后从AUTOTUNE产生的结果开始探索手动调整。

l 手动增加D增益可以提高横滚和俯仰响应的精度,并使受阵风和湍流的影响较小。通过以小增量增加增益直到飞机开始振荡,然后,从导致振荡的值减半以得到最佳的D增益。使用此方法产生的振荡可能很大,因此除非您会纯手动飞行,否则请勿执行此步骤。

l 如果手动调整I增益,也会更改响应所需的P值,因此仅建议高级用户调整I增益。

 

13) 垂直起降固定翼飞行模式(固定翼)

(1) FBWA模式(FLYBYWIRE_A)

这是固定翼最受欢迎的辅助飞行模式,特别适合缺乏经验的飞行员。在此模式下,飞机会保持由控制杆指定的横滚(Roll)和俯仰(Pitch)。操作副翼杆时,飞机会保持水平俯仰,而横滚角度将受到LIM_ROLL_CD参数的限制(以厘米为单位的角度)。无法使飞机转弯超过横滚极限LIM_ROLL_CD,也无法使飞机俯仰超出LIM_PITCH_MAX/LIM_PITCH_MIN设置的角度。

请注意,保持水平俯仰并不意味着飞机会保持高度。飞机在特定高度上升或下降取决于空速,主要由油门控制。为了保持高度,需要调整油门。若想让飞机自动保持高度,可查看FlyByWireB(FBWB)模式。

在FBWA模式下,手动控制油门,但受到THR_MIN和THR_MAX设置的限制。方向舵可手动控制,也可由副翼混控。因此,既可用方向舵进行地面转向,也可用副翼在空中转弯。

(2) FBWB模式(FLY BY WIRE_B)

FBWB模式类似于FBWA,但飞机会尝试保持高度。横滚(Roll)控制与FBWA相同,高度由升降杆控制,目标空速由油门杆控制。

在FBWB模式下,使用升降杆改变高度。若升降杆居中,飞机会尝试保持当前高度。移动升降杆时,飞机会根据行程量尝试升降高度。爬升及下降能力取决于FBWB_CLIMB_RATE参数,默认为2米/秒。许多用户会将其提高到更高值,使高度变化更敏感。

升降杆不控制俯仰(Pitch),而是控制目标高度。达到所需爬升或下降速率的俯仰量取决于TECS调整设置,自动驾驶仪将试图保持飞机俯仰水平,并通过升高或降低达到定高目的。

若有空速传感器,空速范围将被限制在ARSPD_FBW_MIN到ARSPD_FBW_MAX之间。若油门最小,飞机会尝试飞行在ARSPD_FBW_MIN空速;若油门最大,则会尝试达到ARSPD_FBW_MAX空速。

无空速传感器时,油门设置飞机的目标油门,飞机会调整油门以达到所需高度保持。油门杆可用于改变目标油门,使飞行更快。

与FBWA一样,方向舵由转弯协调的手动控制和自动控制相结合。

(3) 巡航模式(CRUISE)

巡航模式类似于FBWB,但具有“航向锁定”能力。适合远距离FPV飞行,可指向远处物体并准确跟踪,自动控制高度、空速和航向。

l 手动介入副翼或方向舵时,像FBWB一样飞行,自动保持高度并根据油门杆调整空速。

l 松开副翼和方向舵超过0.5秒,会在当前位置设置内部航点,并在前方一公里处锁定目标航点(需GPS锁定和地面速度至少3米/秒)。

l 沿目标航点飞行时,不断更新目标,使其始终位于前方一公里处,将前一个航点作为副翼和方向舵的中心位置。

l 不碰副翼或方向舵时,运行相同导航系统,即使面对风况变化也能准确保持地面路线。

巡航模式还优化了方向舵处理,给予“机翼水平”转弯,旋转飞行指向目标。放开方向舵时,直线前进。

(4) LOITER模式

LOITER模式下,飞机会围绕进入点为圆心、进入点高度为高度的圆飞行。圆半径由WP_LOITER_RAD参数控制,但也受NAV_ROLL_CD限制与NAVL1_PERIOD导航调节。

与“自返”(RTL)、“自动”模式一样,若启用舵混合,可在LOITER中用遥控器“推动”飞机改变高度或位置,放开杆时自动回到原高度。

 

 

(5) CIRCLE模式(不定点)

与LOITER类似,但不保持位置。主要用于故障安全模式,如失去GPS锁定或遥控信号,会先进入此模式,若持续失控超过“长失控”参数设置秒数,则进入RTL模式。

此模式设计为非常保守,不依赖GPS定位,在GPS失效后使用。绕大圆飞行,倾斜角(LIM_ROLL_CD)限制在3度内,尽量保证飞机稳定。

CIRCLE模式可使用油门和俯仰控制保持盘旋高度。

(6) GUIDED模式

当希望飞机飞行到地图上的特定点而不设置任务时,可使用GUIDED模式。大多数地面站支持“指点飞行”功能,点击地图上的点,飞机会飞到该位置并盘旋。

GUIDED模式还用于地理围栏。当地理围栏被触发时,飞机会进入GUIDED模式,前往预定义的地理围栏返回点并停留,直到操作员接管。

(7) MANUAL模式

常规RC控制,无稳定能力,飞控不介入。所有RC输入直接传递到输出,仅在故障保护或地理围栏触发时飞控可能介入。

(8) TRAINING模式

非常适合教学生手动R/C控制。用户可完全控制方向舵和油门,但最大横滚和最大/最小俯仰限制在一定范围内。

横滚小于LIM_ROLL_CD参数时,飞行员有手动横滚控制;超过限制时,横滚将保持在该限制。同样适用于俯仰。

转弯时,自动驾驶仪监控所需倾斜角度和空速,在失速速度以上且有足够余量时,转向所需倾斜角度;否则,限制在安全值。

方向舵和油门完全手动控制。

(9) ACRO模式(特技)

ACRO模式为高级用户提供基于速率的姿态锁定稳定,难度介于FBWA与MANUAL之间。需设置ACRO_ROLL_RATE和ACRO_PITCH_RATE(默认为180度/秒),控制飞机对每个轴的响应程度。

在ACRO模式下,若不打杆,飞机会试图保持现有姿态。因此,将飞机滚转到倒飞姿态后放开杆,飞机会试图保持倒立直到再次移动摇杆。

使用ACRO模式尝试特技飞行时,建议设置地理围栏以防丢失飞机。

在ACRO模式下容易使飞机失速,若失速,应更改为手动模式恢复。确保了解机身局限性、正确的失速恢复程序,并避免机身过载,只在足够高度练习。

14) 垂直起降固定翼飞行模式(多轴)

(1) 多轴自稳模式 (QSTABILIZE)

注意:如果您是初学者,建议使用QHOVER(定高)或QLoiter(GPS悬停)模式,而非QStabilize(自稳)。

在自稳模式下,遥控器的滚转和俯仰杆控制飞机的倾斜角度。当释放滚转和俯仰杆时,飞机会自动保持平衡。飞行员需要持续控制滚转和俯仰杆,以应对风的影响并保持飞机的位置。

油门杆控制电机的平均转速,这意味着需要不断调整油门以保持高度。如果将油门降到最低,电机将达到最低转速(MOT_SPIN_ARMED),若此时飞机正在飞行,将失去姿态控制并可能坠机。

如何调试

自动调参:新固件具有自动调参功能(QAutoTune,请参考前文),可自动确定最佳稳定和速率PID值。强烈建议在首次飞行前运行一次自动调参。

Q_ANGLE_MAX:控制最大倾角,默认为4500(即45度)。

稳定P(外环QA_ANG_xxx_P):设置过低会导致飞机旋转缓慢且响应不灵敏,易受风扰动影响而坠机。如需更平稳的飞行,请在降低稳定性P之前尝试降低QA_INPUT_TC参数。

速率P、I、D(QA_RAT_xxx_):根据角度控制器的需求控制电机输出。P值越高,电机响应越快(默认P=0.15)。I项用于补偿外力,D项用于抑制加速度响应的过度振荡。

(2) 定高模式 (QHOVER)

在高度保持模式下,飞机保持恒定高度,同时允许正常控制滚转、俯仰和偏航。

高度控制:选择高度保持模式后,油门杆将自动控制以保持当前高度。滚转、俯仰和偏航操作与稳定模式相同。

控制:飞行员通过油门杆控制飞机爬升或下降速度。油门杆在中间位置(40%~60%)时,飞机保持当前高度。超出此范围,飞机会根据杆的位置下降或爬升。

参数调整:Q_VELZ_MAX调整爬升或下降速度,QP_VELXY_P和QP_ACCZ_PID调整高度维持的积极性和稳定性。

常见问题

高振动:可能导致快速爬升,需减震。

缓慢升降:通常由油门杆不在中间位置引起。

马达短暂停转:常见于快速爬升时进入定高模式,需稳定飞行后再切换。

气压变化:可能导致高度漂移,可使用测距仪提高精度。

着陆时高度不稳定:受气压计影响,需移出下洗气流或屏蔽气压计。

(3) GPS悬停模式 (QLOITER)

QLoiter模式自动尝试维持当前位置、航向和高度。

控制:飞行员通过控制杆控制飞机位置。松开控制杆后,飞机会减速并停止。

解锁条件:GPS需有3D锁定且HDOP低于2.0。

调试

Q_LOIT_SPEED:最大水平速度(单位:cm/s)。

Q_LOIT_ACC_MAX:最大加速度(单位:cm/s²)。

Q_LOIT_ANG_MAX:最大倾斜角(单位:厘米,默认为0,使用ANGLE_MAX参数值)。

Q_LOIT_BRK_*:控制刹车性能和延迟。

QP_POSXY_P和QP_VELXY_P:将位置误差转换为期望速度和加速度,进而控制飞机的倾斜角。

通过这些设置和调试,您可以更好地掌握垂直起降固定翼飞机的多轴飞行模式,确保飞行的稳定和安全。

常见问题

绕圈刷锅(又名“马桶效应”)
这通常是由罗盘问题引起的,最可能的原因是来自飞控下方的电缆磁干扰。运行compassmot或购买GPS+罗盘模块通常可以解决此问题。其他可能原因包括在校准过程中设置的不良罗盘偏移或不正确的罗盘方向。

正常悬停中突然朝错误方向飞去
这通常是由GPS故障引起的。由于没有100%可靠的保护措施,飞行员应随时准备接管手动控制。起飞前确保良好的GPS HDOP总是好的,并可能有助于减少GPSGLITCH_RADIUS和/或GPSGLITCH_ACCEL参数(详见GPS故障维基页面)以加强毛刺检测。

1. 垂直起降固定翼问答集

问:如何减少自动飞行中的油门振动?

答:有三个参数会影响自动飞行中的油门变化量:

THR_SLEWRATE:每秒允许的油门变化百分比,发生油门振动时可减小这个值。

TECS_THR_DAMP:油门控制的阻尼系数,默认值为0.5,较高的值将抑制油门的改变。

TECS_TIME_CONST:TECS中油门和俯仰变化的整体时间常数,控制TECS尝试纠正速度或高度错误的速度,以秒为单位(默认为5),较高的值会使俯仰和油门校正的速度变慢。

问:如何防止油动飞机在飞行中切断引擎?

答:对于油动飞机(可能易于在低油门情况下切断发动机),应使用以下设置:

THR_MIN = 10

THR_PASS_STAB = 1

THR_SUPP_MAN = 1

这样可以防止油门降到10%以下,但可以提供在地面上怠速转动时的手动油门控制,以及在稳定模式下(如FBWA和STABILIZE)的手动油门控制,以便在需要时关闭发动机。

问:如何关闭陀螺仪校准?

答:设置参数INS_GYR_CAL = 0。这将跳过每次启动时进行的陀螺仪校准,将使用最后一次校准加速度计时的值。这意味着启动时无需保持飞机静止不动。但通常不建议跳过陀螺仪校准,除非有充分的理由。

问:为什么我的副翼/V尾/升降舵量特别小,但自动模式又正常?

可能原因:

1. 默认的MIXING_GAIN=0.5,设置为1.0可获得完全的行程量。

2. 固定翼的PID(如PTCH2SRV_P和RLL2SRV_P)也影响行程极限,尝试调整这些PID值。

3. 新固件的预防失速代码导致,可通过设置STALL_PREVENTION = 0暂时关闭观察(飞行前请恢复)。

问:如何将所有参数重置为默认值?

答:两种方法:

1. 将参数FORMAT_VERSION设置为0并重新启动,启动时会自动检查并重置参数。

2. 在MP地面站的全部参数页点击“重置参数”按钮。

问:地面站上的“BAD AHRS”是什么意思?

答:表示航姿航向参考系统不健康,可能原因包括加速度计未校准或校准有问题、GPS锁定不足、EKF未就绪等。

问:为什么我的伺服器在地面时会抖动?

答:排除干扰因素后,如果飞机在稳定姿态模式(如FBWA模式)下在地面上,即使飞机没有运动,舵机也会小幅移动。这是因为姿态估计代码在尝试估计飞机的姿态,并受到少量错误输入的影响。

问:倾转机型如何调整YAW(偏航轴)?

答:倾转机型的YAW控制是矢量控制,调整方法不同于4+1布局。请参考上述步骤进行调试,注意只适用于倾转机型。

问:RTL的过程及影响参数?

答:RTL过程如下(以群固件为例):

1. 盘旋降高:如果当前高度大于Q_RTL_LOIT_MIN,则开始盘旋降高到Q_RTL_LOIT_ALT的高度。

2. 决定切换模式距离:根据距离和地速决定何时从定翼切换到旋翼。

3. 滑行接近家上方:速度越快,舵面控制越强;速度越慢,旋翼控制越强。

4. 精确移动到家正上方:使用旋翼LOITER控制,移动速度受Q_WP_SPEED参数限制。

5. 降落第一阶段:使用Q_WP_SPEED_DN的速度降落,到达Q_LAND_FINAL_ALT高度后进入下一阶段。

6. 降落第二阶段:使用Q_LAND_SPEED的速度慢速降落,触地后切换到QSTABILIZE模式。

注:降落期间可接受遥控器打杆移位,以防下方有障碍物。如果遥控器油门杆推到最高且持续时间大于Q_LAND_ABORT设置的时间,则放弃降落并转为QLOITER模式。

4+1垂直起降固定翼接线图

       本教程非常鸣谢零一空天科技的大力赞助,感谢为开源飞控做出贡献的大佬,教程文献很多参考@kris大佬的垂直起降教程,有些许地方做得比较仓促后续会慢慢完善修改,欢迎给位大佬、同学提出宝贵的修改意见并慢慢完善。



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