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APM固定翼调参

 火龙ocnunr7cj9 2017-05-20
以下内容翻译自http:///plane/docs/roll-pitch-controller-tuning.html内容作为本人外场飞行时所携带的飞行手册之用。
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固定翼飞机和多旋翼相比,优劣互现。由于固定翼与生俱来的无动力滑翔能力,它们在空中飞行时能一定程度容忍误操作和机械故障。此外,固定翼能消耗相对较少的能量来实现大载荷的远距离飞行。
每一次飞行前:切换到 FBWA 模式,手动倾斜飞机确认舵面反馈方向正确。另外确认舵面动作和摇杆一致。
水平角度较准: 关键参数是 AHRS_TRIM_X 和 AHRS_TRIM_Y ;每0.01 表示 0.6度,如果左倾斜,X调大,如果俯冲,Y调大
解锁时的油门输出:
ARMING_REQUIRE=1时,输出值为RC3_MIN;
ARMING_REQUIRE=2时,停止向油门输出脉冲。
飞行模式:
MANUAL:手动模式
STABILIZE:松摇杆时自稳(更推荐FBW)
FBWA:副翼摇杆控制转向,俯仰自动保持,最大横滚角度LIM_ROLL_CD,最大俯仰角LIM_PITCH_MAX/LIM_PITCH_MIN,高度依旧由油门(极限值THR_MINTHR_MAX)和升降舵控制(目前最流行的飞行模式)
FBWB:相比A模式,增加定高功能,高度由升降摇杆控制,空速由油门摇杆控制。最大爬升率由FBWB_CLIMB_RATE指定,默认为2m/s。如果安装空速计,则油门摇杆控制的空速范围是ARSPD_FBW_MINto ARSPD_FBW_MAX
CRUISE:巡航模式,相比FBWB,增加了锁向功能,适合远距离FPV飞行。实际运作中,该模式将自动设定一个当前方向上一公里外的地点作为下一个Waypoint,因此具备抗侧风等外界干扰的功能。方向舵摇杆能改变航向且保持机翼水平。
LOITER:飞机以当前位置为圆心绕圈,且定高。绕圈半径为WP_LOITER_RAD。
ACRO:摇杆控制滚转角速度,同时保持姿态角,默认滚转角速度为每秒180度,由ACRO_ROLL_RATE
and ACRO_PITCH_RATE指定,可以做特技飞行。该模式下容易失速,需要切换到手动模式来恢复。
RTL:返航并在家上空盘旋,不改出的话将持续飞行直到耗尽电源。目标飞行高度为 ALT_HOLD_RTL单位cm。
P 调好之前,初始值 I 参数默认为 0;
P 调好以后,建议 I 从0.05作为起始点开始调。
PID基本调试
1.飞机在手动模式下起飞并进入平飞。
2.切到FBWA模式,观察是否机体倾斜角度过大,那可能需要重新校准遥控器或飞控水平面。如果前期校准正常,此时会维持基本的平飞。如果机翼抖动,很可能是默认的RLL2SRV_P 过高,此时需要切到手动模式下修改该参数后再切回FBWA模式。
3.如果飞机俯仰方向震荡,那么 PTCH2SRV_P 过高。
Roll控制调参
方法一(傻瓜调参)
1.FBWA模式下,人为来回大幅度压副翼,如果反应太慢,就以0.1为步长增加 RLL2SRV_P。
2.如果overshoot过大,就调小。
3.调好以后,RLL2SRV_I 设到0.05,可以慢慢调大增加抗风能力,如果又开始震荡就调小。
方法二(最优调参)
1.FBWA模式下,大幅度压副翼,如果反应太慢,就把 RLL2SRV_P 增大0.1。
2.以0.01的步长增加 RLL2SRV_D直到开始震荡,然后参数减半。由于调节D参数将使舵机频繁动作,需要在降落以后观察舵机是否过热,舵机过热会导致舵机失效。为了舵机温度不至于过高,参数尽量不要调到0.1以上。
3.以0.05为步长,从零开始增加 RLL2SRV_I 直到震荡,然后参数减半。
Roll调参贴士
飞机在空中飞行时靠肉眼难以定量获取姿态,可以在地面站的主界面添加 roll 和 nav_roll参数来观察overshoot。roll是当前横滚角度,nav_roll是目标角度。 观察 roll 和 nav_roll之间有时会存在一个静差,把 RLL2SRV_I 设为一个较小的数,比如 0.01,就会发现静差慢慢被补偿并消失,这就是积分反馈的作用。参数RLL2SRV_IMAX可以给积分项限幅。默认值1500可以提供舵面总行程1/3的积分补偿,一般情况够用了,除非你需要补偿大幅度的系统误差(例如只在一侧机翼挂载设备造成的不平衡)。限幅参数 RLL2SRV_RMAX设为一个非零的数来实现较为平缓的横滚速度。默认值是每秒60度,比较通用;如果设为零,将关闭滚转角速度的限幅,控制将变得更灵敏。这个值不能太小,不然控制环的反馈太弱,导致飞机不稳定。控制时间常数RLL2SRV_TCONST同样可以设置飞机达到指定姿态角的时间。如果角度误差较大,那么参数RLL2SRV_I将掩盖该值的效果。调小这个时间常数会让飞机在硬件允许的情况下更快的到达指定的姿态角。如果飞机响应比较慢,这个值需要大一些。roll_speed指示当前的滚转角速度,单位是弧度每秒。如果RLL2SRV_RMAX设为60,那么最大的roll_speed的值差不多就是1.0(1弧度等于57度),如果值较大,例如大于1.1,那么说明RLL2SRV_P 太大了。
Pitch控制调参
方法一(傻瓜调参)
1.FBWA模式下,频繁推拉升降舵,以0.1步长调节 PTCH2SRV_P 到满意为止。
2.如果俯仰方向有过冲或者震荡,就减小 PTCH2SRV_P。实在不行就有可能是你前期校准没做好。
3.打副翼并观察,机鼻方向理应保持高度或是伴有轻微的俯冲或拉升。略微掉高度是正常的。如果相反飞机自动拉升,那么就从默认值1.0按照0.05的步长慢慢减小PTCH2SRV_RLL。相反,如果飞机掉高度太快,就从默认值1.0按照0.01的步长稍微调大。如果参数超出了0.7~1.4的范围还是不行,那就是别的问题了,比如前面没调好或者空速计没校准。
方法二(最优调参)
1.按照方法一做一遍。
2.以步长0.01增加 PTCH2SRV_D 直到飞机开始震荡,然后参数减半。同样不要超过0.1不然舵机可能过热。
3.以步长0.05从默认的零开始增加PTCH2SRV_I直到开始震荡,参数减半。
Pitch调参贴士
主界面添加 pitch 和 nav_pitch 方便定量观察姿态角。 参数PTCH2SRV_I设为一个小的值,大约0.05可以消除俯仰静差,可以用步长0.05慢慢增加。 积分项补偿静差,和Roll部分一样。积分项会尝试持续补偿俯仰角,如果PTCH2SRV_IMAX过大,在FBWA模式下如果空速难以保持当前的迎角,那么会有失速的危险。俯仰速率限幅参数PTCH2SRV_RMAX_DN andPTCH2SRV_RMAX_UP可以用来控制俯仰方向修正误差角的速度。值设为(560除以空速)等价于一个+-1g的加速度。还是时间参数PTCH2SRV_TCONST,如果误差较大则由参数PTCH2SRV_RMAX_DN andPTCH2SRV_RMAX_UP来主导。pitch_speed俯仰方向的角速度,单位是弧度每秒,如果限幅参数PTCH2SRV_RMAX_DN/UP设为30,那么该值最大应该差不多是0.5(0.5弧度约等于28.5度),如果太大,调小PTCH2SRV_P,反之调大。
Yaw控制调参
方向舵控制环既可以配置为简单的阻尼器(适合小垂尾飞机),也可以更进一步配置出抗侧滑的功能。抗侧滑功能需要测量侧方向的加速度,仅适合侧面投影面积较大的机身,否则在发生侧滑的时候无法提供能被检测到的加速度。体态纤长的滑翔机或者飞翼无法使用抗侧滑功能,仅能使用Yaw方向的阻尼功能。
Yaw阻尼器调节
1.确保参数 YAW2SRV_SLIP和YAW2SRV_INT 都是零,YAW2SRV_RLL的值为1,YAW2SRV_DAMP是零。
2.用最大的角度来回快速压副翼,同时观察Yaw方向的动作。如果机鼻的运动方向和滚转方向相反(例如从左倾的姿态向右压副翼时,机鼻方向向左转动),那么需要调大KFF_RDDRMIX直到机鼻的转动消失。注意这个值不能大于1。
3.按照步长0.05逐步增加YAW2SRV_DAMP,直到飞机开始震荡,将参数减半。
4.使用副翼进行转弯,如果机鼻有远离转弯圆心的趋势,按照0.05的步长从默认值1.0开始调大YAW2SRV_RLL,相反如果机鼻有朝向转弯圆心的趋势,那就用0.01的步长调小。正常调节的范围是0.7~1.4,还调不过来就是别的问题了,可能需要重复步骤2,并且校准空速计如果你有的话。
Yaw抗侧滑调节
1.先调好阻尼器。
2.在地面站的快捷参数窗口增加侧加速度值 ay。
3.以最大角度反复压副翼,观察ay的变化,如果ay在零值上下变化不大,而且在你转弯的时候ay也没有显著的变化,那么你就不需要调节并跳过以下步骤。
4.把YAW2SRV_INT设为1.0,如果使得Yaw方向开始震荡,那就调小,直到找到刚开始发生震荡时的最小数值,然后把参数减半。
5.如果ay有明显的误差(把ay=0为参考)或者在转弯的时候出现跳变,那么慢慢的用0.5的步长增加YAW2SRV_SLIP直到误差消失或是又开始震荡。如果发生震荡,那就把开始震荡时的参数减半。

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