Armazila_10dM3UOP88_User_manual.rus

Алгоритмы стабилизации

В контроллере реализованы следующие элементарные алгоритмы стабилизации: RATE, ANGLE, HORIZON, MAG, ALTHOLD, GPSHold, GPSHome, GPSMission.

RATE mode

Впроцесс стабилизации включен только трёх-осевой гироскоп. Данный режим стабилизации включен априори, если не включен любой другой режим стабилизации в пространстве.

Вэтом режиме, положение ручки управления на передатчике пропорционально скорости вращения вокруг соответствующей оси летательного аппарата. Например, отклонение ручки крена на 5% приведет к постоянному плавному повороту аппарата по крену до тех пор пока вы не отпустите ручку в нейтральное положение. При этом возврат аппарата в горизонтальное положение осуществляется обратным отклонением ручки. В этом режиме нет автоматической стабилизации по горизонту. Нейтральное положение ручки управление будет просто останавливать вращение аппарата по оси.

Этот режим иногда называют "Акро" режим, потому что он позволяет выполнять акробатические фигуры (петли, бочки, и т.д.). Иногда его также называют режимом "гироскоп", потому что гироскоп будет по-прежнему пытается удержать положение летательного аппарата, препятствуя действиям внешних сил.

ANGLE mode

Впроцесс стабилизации включен трёх-осевой гироскоп. и акселерометр.

Врежиме "угол" контроллер будет пытаться установить крен и тангаж по абсолютному горизонту. Например, если пилот устанавливает ручку управления крена на 5%, летательный аппарат будет пытаться сохранить крен в 5%. В этом режиме, нейтральное положение ручки приведет к выравниванию аппарата по горизонту.

Как и в случае с любым режимом автоматической стабилизации, этот режим требует, чтобы винтомоторная группа была тщательно сбалансирована, чтобы исключить вибрации, которые могут повлиять на показания акселерометра. Аналогичным образом, рама должна быть жесткой и свободной от вибрации и акселерометр должен быть корректно позиционирован в центре тяжести. Таковы требования для любой мультироторной системы использующей автоматическую стабилизацию по горизонту.

HORIZON mode

Режим горизонта заключает в себе комбинацию режима RATE и ANGLE. При нейтральном положении ручек управления контроллер стабилизирует систему в горизонтальном положении, однако отклонение ручек приводит к отключению участия акселерометров в алгоритме стабилизации и дает возможность совершать перевороты. В любой момент отпустив ручки управления в нейтраль, контроллер стабилизирует аппарат в горизонтальное положение.

MAG mode

Используется магнетометр.

В этом режиме, для удержания курса используются данные с магнетометра.

ALTHOLD mode

Используется барометр (опционально сонар и GPS)

В ALTHOLD режиме контроллер старается поддерживать высоту летательного аппарата пока режим удержания высоты активен. На малых высотах (до 2,5 м) эффективно используется сонар (если он присутствует). На высоте более 2,5 метров начинает эффективно работать барометр и

GPS.

Режимы стабилизации

Комбинируя элементарные алгоритмы стабилизации можно настроить необходимый режим полета.

12

Автоматический взлет/посадка

Настраиваем например AUX1 на стабилизацию HORIZON и ALT_HOLD. Активируем этот режим. Включаем режим ARM. Передвигаем ручку газа в среднее положение, коптер взлетает на высоту 0.5 метра и висит. Перемещая ручку газа от центрального положения вверх или вниз, коптер соответственно набирает высоту или снижается до минимальной высоты 0.5 метров со скоростью пропорциональной отклонению ручки. Убираем ручку газа в «0», коптер садится.

Однако подобные настройки требуют вмешательства в код. Желание настройки коптера подобным образом влечет необходимость знания основ программирования или дружбы с человеком умеющим это делать =).

Навигация

При наличии GPS приемника доступны следующие режимы навигации: GPSHOLD, GPSHOME

13

Описание и настройка PID регуляторов

Пропорционально-Интегрально-Дифференциальный метод

Когда ориентация мультикоптера меняется по любой из осей pitch/roll/yaw (тангаж- крен-рыскание), гироскопы показывают угловое отклонение мультикоптера от начальной позиции.

Контроллер мультикоптера сохраняет информацию об исходном положении и при помощи программного ПИД-регулятора управляет моторами для того, чтобы вернуть мультикоптер в это исходное положение. Этого добиваются, используя информацию об измеренном угловом отклонении, фиксируя изменение параметров с течением времени и предсказывая следующую позицию. Эта информация используется контроллером, чтобы, управляя моторами, вернуть мультикоптер в положение равновесия.

Р – это основополагающая часть ПИД-регулятора которая является залогом хороших летных характеристик.

Базовая настройка ПИД – на земле

1)установите рекомендованные по умолчанию значения коэффициентов ПИДрегулятора;

2)крепко и осторожно удерживайте мультикоптер в воздухе (ухватитесь за раму руками так, чтобы предотвратить возможные свободные вращения вокруг любой из осей коптера, берегите руки и лицо – прим. перев.);

3)постепенно прибавляйте газ, стараясь найти точку висения. Вы почувствуете уменьшение веса коптера;

4)попробуйте наклонить вниз коптер вдоль направления каждой из осей моторов. Вы должны почувствовать реакцию, направленную на компенсирование вашего давления вдоль оси (вы давите вниз, ПИД регулятор увеличивает обороты двигателя, пытаясь поднять этот край, тем самым противодействуя вашему усилию – прим. перев.);

5)увеличивайте значение коэффициента Р до тех пор, пока не ощутите, что довольно сложно противостоять реакции коптера. Без стабилизации вы почувствуете, что ПИД позволяет вам двигаться через некоторое время. Так и должно быть;

6)дальше начинайте раскачивать мультикоптер, увеличивайте Р до тех пор, когда начнутся осцилляции и затем немного уменьшите. Повторите для yaw оси;

Теперь ваши установки должны годиться для дальнейшей настройки в воздухе

Продвинутая настройка. Знакомство с воздействием P, I и D на характеристики.

Р - это величина корректирующей силы, приложенной для того, чтобы вернуть мультикоптер в его начальное положение. Эта величина пропорциональна совокупному отклонению от изначальной позиции минус любое командное воздействие на изменение направления с пульта управления.

Более высокое значение Р создаст более мощное усилие по сопротивлению любой попытке изменить положение коптера. Однако если значение Рслишком велико, то при возврате в исходное положение возникает перерегулирование и, следовательно, требуется противоположная сила, чтобы компенсировать новое отклонение. Это порождает эффект раскачки до тех пор, пока наконец не будет достигнута стабильность или, в худшем случае, коптер может стать полностью неуправляемым.

Увеличение значения Р:

приводит к большей устойчивости /стабильности до тех пор, пока слишком большое значение Р не приведет к осцилляциям и потере контроля над коптером (потере управления). Вы заметите очень большую силу воздействия, противодействующую любому изменению положения коптера.

14

Уменьшение значения Р:

приведет к дрейфу в управлении. Если Р слишком мал, коптер становится очень нестабильным. Коптер будет меньше сопротивляться любым попыткам изменить его положение.

Акро (полеты на пилотаж) полеты требуют чуть более высоких Р, аккуратные и плавные полеты – чуть более низкого Р

I – это период времени, в течение которого записываются и усредняются угловые отклонения.

Величина силы, прикладываемой для возврата в исходное положение, увеличивается, если с течением времени угловое отклонение сохраняется, пока не будет достигнута максимальная величина усилия.

Более высокое I способствует улучшению курсовой устойчивости.

Увеличение значения I:

улучшит способность удерживать начальное положение и уменьшит дрейф, но так же увеличит задержку возврата в начальное положение. Также уменьшает влияние Р.

Уменьшение значения I:

Улучшит реакцию на изменения, но увеличит дрейф и уменьшит способность удерживать положение. Так же увеличивает влияние Р.

Акро режим: требует немного меньших значений I

Аккуратное плавное руление: требуются немного большие значения I

D – это скорость, с которой мультикоптер вернется в его начальное положение. Высокие D (т.к. D имеет отрицательное значение – это означает меньшее число, т.е. более близкое к нулю) означают, что мультикоптер вернется в первоначальное положение очень быстро.

Увеличение значения D (помните, это значит МЕНЬШЕЕ число, т.к. значение отрицательное) увеличивает скорость, с которой все отклонения будут скомпенсированы. Это означает так же увеличение вероятности появления перерегулирования и осцилляций. Так же увеличивается эффект от изменения Р (влияние Р-компоненты)

Уменьшение D: (помните, это значит БОЛЬШОЕ число, т.к. это отрицательно значение, т.е. дальше от нуля) уменьшает колебания при возврате в начальное положение. Возврат в начальное положение происходит медленнее. И так же уменьшает эффект от изменения Р.

Акро режим: увеличьте D (помните – меньшее число, т.е. ближе к нулю)

Аккуратные плавные полеты: уменьшите D (это означает большее число, т.е. дальше от нуля)

Продвинутая настройка – практическая реализация (в данный момент это только идея)

Для акро полетов:

1)увеличивайте значение Р до появления осцилляций, затем немного уменьшите;

2)изменяйте значение I до тех пор, пока дрейф по время зависания не станет недопустимым, затем слегка увеличьте;

15

3) увеличьте значение D (помните, меньшее значение – ближе к нулю) до тех пор, пока стабилизация после резких движений органами управления не будет приводить к недопустимой раскачке.

После этого можно немного уменьшить Р.

Стабильные полеты (RC, AP, FPV):

1)увеличивайте значение Р до появления осцилляций, затем немного уменьшите;

2)измените I пока коррекция после отклонения не станет недопустимо слабой, затем увеличьте немного;

3)уменьшите D (дальше от нуля) до тех пор, до тех пор, пока стабилизация после резких движений органами управления не станет слишком медленной. Затем увеличьте D немного (помните – меньшее значение);

После этого можно немного уменьшить Р.

Вы должны выбрать компромисс между оптимальными настройками стабильного зависания и вашим обычным стилем полета.

PID : Level

Настройка данного регулятора будет влиять на удержание летательного аппарата в горизонте (ПИД регуляция акселерометров)

P – основная настройка величины компенсации при отклонении внешними воздействиями.

I – определяет время усреднения значений

D – определяет скорость реакции на отклонения.

Увеличение значения параметра P сделает стабилизацию более эффективной, но может привести к перекомпенсации.

Так же можно регулировать значение P по гироскопам уменьшая их при этом увеличивая значение P акселерометра. Однако суммарное значение этих параметров для наилучшей стабилизации однозначно.

Altitude PID

Требования

Несколько замечаний направленных на улучшение работы режима стабилизации высоты :

Размещайте контроллер с бародатчиком в местех минимальных турбуленций от воздушных винтов.

При активации режима удержания высоты не трогайте ручку газа.

При использовании режима вы не должны заметить каких либо отклонений от управления по стабилизации горизонта

Настройка PID регулятора удержания высоты

Установите значение параметров P и I равными 0.

Увеличивайте значение параметра D от нуля с шагом 2 пока не увидите эффект колебания по высоте.

Уменьшите значение параметра D пока эффект колебания не исчезнет.

Коптер после этого должен удерживать высоту с некоторым дрейфом

Увеличивайте значение параметра P от нуля с шагом 2 пока не увидите эффект колебания по высоте.

Уменьшите значение параметра D пока эффект колебания не исчезнет. После этого коптер будет дрейфовать значительно меньше.

Изменяйте параметр I если при разрядке аккумулятора проявляется эффект колебания по высоте.

16

Position Hold

Как и многие режимы полета, Position hold и RTH управляются с помощью PID параметов

Position Hold

Ошибка позиционирования рассчитывается в сантиметрах для X (долготы) и Y (Широты), которая подается на ПИ-регулятор. На первом этапе контроллер принимает ошибку XY позиции и решает, насколько быстро Коптер должен идти, чтобы достичь правильного расположения.

PI Controler - Poshold

Параметр: POSHOL_P по умолчанию .4 или 30 cm/s на 1 метр ошибки. Рекомендуемая скорость до 150cm/s. Это не ограничивает наклоны коптера, контроллер будет поддерживать эту скорость по мере приближения к позиции.

Параметр: POSHOLD_I используется для преодоления ветра, которые может толкать нас от нашей цель. Чем выше число, тем быстрее коптер будет компенсировать. Если число слишком велико это вызовет колебания и перерегулирование.

PID Poshold Rate Control

Теперь у нас есть желаемая скорость, мы должны изменить (наклонить по) pitch и roll коптер, чтобы дать скорость движения.

Parameter: POSHOLD_RATE_P является пропорциональным ответом. Ваша оптимальная настройка на коптере будет зависеть от веса и тяги вашей системы. Если ваш коптер уходит дальше цели, уменьшите это значение.

Параметр: POSHOLD_RATE_I установлен в 0 по умолчанию. Используйте это значение для поддержания жесткого контроля Скорости коптера. Если коптер не достигает заданной скорости, этот термин будет составлять разницу, наклоняя коптер более или менее.

Параметр: POSHOLD_RATE_D является диференциальной частью. Если значение слишком высоко вы увидите

малые колебания по pitch или roll. Как только значение POSHOLD_RATE_P подобрано, начиная с 0, медленно

увеличивайте D . Вы должны увидеть как колебания затухают.

17

Назначение разъемов

Схема распределения питания

Для простоты понимания, как распределяется напряжение питание на плате контроллера, на рисунке ниже приведена условная схема питания.

Питание платы можно подавать на любой из разъемов приемника или мотора\сервопривода.

Контакты питания на разъемах M1-M8 подключаются к общей цепи питания через SMD перемычки J1-J8 соответственно, на нижней стороне платы. При использовании регуляторов с импульсным BEC нет необходимости отрезать провод питания на разъеме – достаточно разомкнуть соответствующие перемычки.

18

Напряжение питания, подаваемое на разъем GPS приемника выбирается перемычкой 5V-3V. Внимание: можно замыкать только одну пару контактов. При замыкании всех трех контактов, плата выйдет из строя.

При подключение платы к USB интерфейсу компьютера, питание получает только микроконтроллер. Все внешние подключенные устройства необходимо запитать от отдельного источника питания.

Схемы подключения

Описание разъемов

Основная схема включения

Разъемы и джамперы:

R1-R8 – каналы приёмника 1-8 PWM входы. 8 x 3 пина по 2.54 mm. 1-ый пин расположен со стороны центра платы.

M1-M8 – серво/ESC 1-8 PWM выходы. 8 x 3 пина по 2.54 mm. 1-ый пин расположен со стороны центра платы.

USB – консольные и конфигурационные настройки. Тип разъема Mini USB.

P23 – Подключение датчика тока. 4 пина по 2.54 mm.

19

P17 – подключение UART1. 4 пина по 2.54 mm.

P22 – UART протокол телеметрии. 4 пина 1.25mm Pitch PicoBlade™. Коннектор Molex 0510210400. Может подключаться FrSky DR4-II. Так же подключается S.BUS Futaba многоканальный протокол.

20