Сага о коптерах, часть 2

Это вторая часть статьи.
Первая часть.
Третья часть.
Четвертая часть.

Коптер собран, что же делать дальше? Как и что настроить? На что обратить внимание?
Попробую ответить на часть этих вопросов применительно к тому набору, который есть у меня сейчас (рама GAUI 500x + мозги DJI NAZA).

Хотел упомянуть полетный контроллер KK Multicopter controller. Так вот, он у меня тоже есть :-) Брал тут. Заказывал значительно раньше, чем NAZA, но т.к. он пришел позже нее, то до сих пор его ни разу не включал. Попробовав полетать на NAZA в manual режиме, понял, что без функции автогоризонта и удержания высоты, буду летать еще не скоро :-(

После сборки коптера необходимо:
1. Откалибровать регуляторы двигателей
2. Настроить радио-пульт
3. Откалибровать полетный контроллер и настроить его на пульт

Регуляторы и бесколлекторные двигатели
Когда я окунулся в тему коптеров, для меня были очень удивительным открытием бесколлекторные (brushless) двигатели. Удивляли многим — и высоким КПД (более 90%!!!), и высокой удельной мощностью, и, наконец, очень хитрыми системами управления, которые обеспечивают работу двигателей в оптимальном режиме. Конечно, я до этого знал принципы работы таких двигателей (спасибо родному университету), но как-то не задумывался об их характеристиках. А тут такое прозрение :-) Материалов по данной теме в интернете достаточно (например, вот), поэтому я остановлюсь только на том, что важно для нашей темы.

В квадах применяются в основном трехфазные бесколлекторные двигатели с вращающимся корпусом, так называемые outrunner. При этом они применяются без датчиков положения вала. Положение высчитывается контроллером (ESC) по изменению тока при прохождении магнитов над обмотками. Таким образом, к двигателю от контроллера идет всего три провода — на три фазовые обмотки двигателя.
Двигатель моего коптера, закрепленный на луче
Контроллер, в свою очередь, соединяется с мозгами (или приемником, об этом — далее) при помощи стандартного трех-проводного кабеля, используемого для серво-приводов, и управляется сигналами ШИМ частотой от 50 до 500 Гц (чем быстрее — тем лучше). Бывают, правда, коптеры, вернее пилотные контроллеры, которые работают иначе и требуют других контроллеров двигателей, управляемых не при помощи ШИМ, а, например, I2C.
Для поиска в интернет-магазинах контроллеров и двигателей нужно знать всего несколько заклинаний: ESC, brushless, outrunner. Наиболее важная характеристика контроллера — номинальный ток, двигателя — количество оборотов на вольт (KV). В коптерах применяются контроллеры начиная от 10А номинального тока и двигатели от 500KV (для тяжелых много-винтовых аппаратов) до 2000KV и более (для легких микро-коптеров). Чем меньше KV — тем больше диаметр винтов может быть и тем на больший ток необходимы контроллеры. Также на ток влияют выбранные аккумуляторы — при прочих равных условиях выбор аккумулятора с более высоким напряжением (3S, 4S и выше) влечет за собой уменьшение тока на контроллерах.

Для корректной работы связки передатчик-приемник-мозги-контроллер-двигатели необходима процедура калибровки всех связей. Приемник и передатчик обычно уже связаны между собой и калибровки не требуют. Интеллекта полетного контроллера достаточно, чтобы не вносить искажений в сигналы приходящие от приемника и после обработки аккуратно выдавать их контроллеру двигателя. А вот как будет реагировать контроллер на эти сигналы — большой вопрос. Именно эту связь и приходится калибровать. Кроме того, зачастую у самих контроллеров двигателей существует возможность изменения параметров.
Параметры контроллеров программируются двумя путями: при помощи карт программирования, которые выпускаются производителями контроллеров к своим контроллерам, и при помощи радио-пульта. Для моих контроллеров доступен только второй путь.

Настройка контроллеров
Для настройки параметров необходимо подключить приемник напрямую к контроллеру (или сразу ко всем контроллерам, которые вы планируете настраивать) к третьему каналу, т.к. к каналу «газа» (throttle, на пульте это — единственный стик, который не подпружинен и остается в том положении, в котором вы его оставили, на моем пульте он — слева). Включить передатчик, установить ручку газа в максимальное положение и после этого включить приемник и контроллер двигателя. Двигатель при этом должен быть подключен к контроллеру, т.к. он при калибровке и установке параметров выполняет роль динамика «пищалки». При включении двигатель издаст писк и через некоторое время контроллер перейдет в режим программирования параметров.
Далее для каждого типа контроллеров процедура своя, но принцип тут один — контроллер перебирает изменяемые параметры, сигнализируя об этом писком, при необходимости изменения какого-либо параметра передвигая ручку газа в разные положения и дожидаясь подтверждающего пищания проходим по всем параметрам. Ключевые для коптеров:
1. Break — в положение OFF (или 0%). Отключение принудительного торможения двигателя.
2. Timing — в положение Middle или High. Я оставил в Middle, проверяется просто — пытаемся придержать вращение двигателя, если синхронизация не срывается и развиваемый им момент хороший — это оно самое
3. Тип и напряжения аккумуляторов — поставить в соответствие со своими аккумуляторами
4. Cutoff mode — я установил в положение off (none), т.к. для контроля напряжения аккумуляторов у меня есть еще две системы: встроенная в NAZA + подключенная на балансировочный разъем батареи пищалка (типа вот такой). Мне так удобнее и безопаснее.
(Остальные параметры, относящиеся к cutoff, будут уже нерабочими, т.к. мы эту функцию отключили)
5. Start mode — установить в Normal. Режим запуска двигателей, для коптера бывает важен мгновенный запуск, особенно когда падаешь метров с 20 :-)
6. Governor mode — установить в OFF (или 0%)
Не все из этих параметров присутствуют во всех контроллерах двигателей, части может и не быть (например, у меня нет governor).

Калибровка контроллеров
Итак, параметры выставлены. Теперь переходим к процедуре калибровки.
Начальные шаги такие же, как в настройке: подключить приемник напрямую к контроллеру, выставить газ на передатчике в максимум и включить приемник и контроллер. При этом после первых писков контроллера необходимо сразу перевести ручку газа в минимум, контроллер должен еще раз попищать и перейти в рабочий режим (возможно, что для каких-то контроллеров эта процедура будет другая, тут можно только посоветовать читать инструкцию к ним). Теперь, если все получилось, можно попробовать ручкой газа поуправлять двигателем: в минимальном положении вращения быть не должно, в максимальном — понятно максимум обротов. Попробуйте аккуратно через тряпочку попробовать придержать двигатель, на любых оборотах должно быть ощутимое вращение (момент) в нужную сторону, после отпускания двигатель должен начинать сразу же вращаться.
По сути, после калибровки контроллер запоминает сигналы ШИМ, идущие к нему от приемника, вернее самые главные параметры для управления — минимальное и максимальное заполнение ШИМ сигнала и использует эти параметры в дальнейшем. Если вы замените приемник или контроллеры двигателей, то калибровку необходимо будет повторить. Эту процедуру нужно проделать для каждого контроллера.
Все, теперь можно подключить все как было, т.е. приемник к мозгам, а мозги — к контроллерам.
И перейти к настройке мозгов. Но сначала более подробно разберемся с радио-пультом, т.к. без понимания какие крутилки и ручки на нем нужно будет крутить, как их настроить и что они регулируют мы никуда не придем…
Но это — в следующей статье.
А пока… в комментах к предыдущей статье просили видео — их есть у меня :-)

На видео — один из первых полетов в условиях порывистого, но несильного ветра. Не очень успешно пытаюсь совладать с девайсом, в конце он меня побеждает (минус 3 винта), но я это вырезал, чтобы не пугать начинающих пилотов :-))

Часть третья.
  • +4
  • 12 марта 2012, 14:59
  • ATiGeR

Комментарии (33)

RSS свернуть / развернуть
в конце он меня побеждает (минус 3 винта), но я это вырезал, чтобы не пугать начинающих пилотов :-))
Нуууу, самое интересное вырезал :(
0
  • avatar
  • Vga
  • 12 марта 2012, 15:28
Я потом подборку сделаю крашей. И, наверное, этакий разбор полетов — почему упал, что неправильно сделал и т.п.
+4
Было бы не плохо в КуКе убрать резюки которые стоят для настройки чуйки аналоговых гироскопов тем самым освободив I2C и навесить аксель с барометром и магнетометром. А настройку вынести в гуи… как в CopterNext.
0
  • avatar
  • Kvik
  • 12 марта 2012, 18:17
А такое кто-то делал? Я имею ввиду софтовую поддержку. Резюки убрать и т.п. — ноу проблем, а вот код исправить все это обрабатывающий…
0
www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=1526268 — тут дядька прикрутил аксель аналоговый. Исходники гуи в открытом доступе, прошива мультивия тоже, можно б было попробовать в мультивий (в нем уже практический весь набор датчиков описан)прописать работу аналогового гироскопа, и несколько подправить гуи. но к сожелению моего уровня знаний для этого не достаточно. А так идея весьма хороша.
0
Прикольно… Как нибудь займусь наверное, было бы неплохо на контроллере за 20 баксов заиметь все эти плюшки.
Единственное, вызывает некоторое недоверие, что простой AVR, сможет все это обрабатывать и адекватно управлять полетом.
Наверное, недаром все последние разработки в области пилотных контроллеров — это платформа ARM, с несопоставимым с AVR функционалом и производительностью…
0
Не хочу особо критиковать КуК, но если его и «апгрейдить» — то лучше сделать отдельную плату а от КуКа взять только гироскопы. КуК – очень «бюджетный» вариант. Я начал «погружение» в логику работы плат управления с изучения прошивки КуКа (той, которая есть в открытом доступе. Есть прошивки от «корейца», но он не выкладывает последние исподники в открытый доступ). Посмотрев прошивку, я, честно говоря, удивился – как оно летает (а оно летает, и, в умелых руках, очень даже неплохо).

Дело не в качестве кода (сам код написан сносно), просто все реализовано уж очень упрощенно: пропорциональный регулятор с обратной связью по угловой скорости с гироскопа. Он не «стабилизирует» коптер, он просто «подруливает», пытается компенсировать резкое изменение угловой скорости по всем осям. Я ожидал увидеть в коде интегрирование данных с гироскопа (с предварительным «хитрым» цифровым фильтром), ПИД-регуляторы и т. д. … А оказалось все сделано очень упрощенно (но оно как-то летает!).

Даже если подключить к базовой версии КуКа акселерометр ( а подобные проекты есть в изобилии) — Вы упретесь в то, что ресурсов AtMega 168 Вам не хватит нормальной обработки данных с гироскопа и акселерометра. А задача эта, ох, непростая.
0
Ну, видимо, оно компенсирует то, с чем человеку совладать сложнее всего. А с медленным дрейфом и прочим пилот и сам справится.
Алсо, какой смысл вообще в апгрейдах готовых плат? Аппаратно ж там ничего интересного нету, как я понимаю — МК и датчики. Вся фишка в софте. Если делать самому, то врядли такую плату сложно сделать.
0
Совершенно верно, плата управления КуКа делает данную АСУ более «инертной». Вместо резкого опрокидывания коптера, мы получим плавное «заваливание». Теоретически, умелый пилот сможет компенсировать это медленное отклонение вручную. Но это теоретически. На практике, даже при «честной» автоматической стабилизации каптера по «горизонту» — управлять копрером очень тяжело.

По поводу апргейда – полностью солидарен. Данная плата – просто МЕГА 168 + 3 аналоговых гироскопа. Возможно, другие платы управления имеют некий потенциал для улучшения, но апгрейд данной платы (ИМХО) – тупиковый вариант.
0
Дык в других платах вроде ж все то же самое — МК и датчики. Все фишки в софте.
0
Да, в других платах все практически тоже, основная фишка в софте.

Речь не об этом, я просто хотел убедить Kvik отказаться от идеи апгреда данной платы (КуКа):
навесить аксель с барометром и магнетометром
Помимо косяков, связанных с упрощенной схемой данной платы, установленная там Мега и так работает на пределе своих возможностей. Дополнительные датчики, при желании, навешать можно. Но ресурсов данного МК банально не хватит для того, чтобы их обработать. Подобные задачи (БИСН) очень ресурсоемки даже в самом упрощенном варианте (я уже не говорю о «магии фильтра Калмана»).
0
Думал свой кук переделывать для акселя, только цена на гироскопы испугала 6$ за штуку
0
если есть возможность подключения по i2c, то лучше юзать bma180 (дороже, точнее), или bma020, или adxl345.
Очень сильно распространены в силу своей гибкости и сравнительно невысокой цены ;)
Можно, конечно, и аналоговые пользовать, но там тоже свои заморочки возникают :)
0
А ты какие гиры смотрел? Марку в студию. И какой тав выход — аналог или цифра?
0
Гиры enc-03rc, выход аналоговый
0
Не, нужны другие. :)
0
гироскопы лучше тоже цифровые, не надо будет геморроиться с фильтрацией.
у меня ITG3200, выдранный из контроллера Wii
на будущее, если вдруг будете так делать, подпаивайтесь напрямую к микросхеме в соответствии с даташитом.
0
Хм, а почему Вы решили, что гироскопы с цифровым интерфейсом не нуждается в фильтрации? Все МЕМS гироскопы аналоговые по своей природе. «Цифровой» МЕМS гороскоп имеет вытроенный АЦП, и отдает данные в оцифрованном виде. Но «цифровые» гироскопы имеют те же проблемы, что и «аналоговые». С точки зрения схемотехники – использовать цифровые гироскопы удобнее. Плюс, многие «цифровые» гироскопы имеют встроенный датчик температуры, и автоматически корректируют «тепловой дрейф нуля». Но все МЕМS гироскопы «шумят», и без фильтрации (ЦОС) никак не обойтись.
0
конечно фильтрация нужна, но очень часто в гироскопах (и акселях) уже стоят встроенные переконфигурируемые фильтры. Так что на выходе появляются уже более или менее нормальные данные. Дальнейшая обработка тоже возможна :)
0
А, понял, вопрос снимается :)
0
Нашел офигенное видео с коптерами.
Наверное, мой не скоро сможет так делать :-)
0
Спасибо за статейки, после прочтения решил заказать себе комплект, поиграться, давно привлекала эта тема.
Нашел огромное количество готовых наборов для старта, но внимание привлек вот этот:
www.goodluckbuy.com/x525-v3-quadcoptor-friber-glass-folding-arf-set-kkmulticopter.html
150$ стоит.
Привлекло что работает почти из коробки, судя по отзывам.
Вот думаю прикупить, аппаратура 40мгц на 6 каналов есть.
К нему надо только аккум и зарядку.
Что скажут знатоки? стоит оно того?
0
ну на первый взгляд ничего. Батарейка и аппа с приемником и теоретически он должен полететь.
НО еще бы надо докупить запасных пропеллеров (двухлопастные баллансировать легче) и глянуть что-нить из запчастей к раме. Наверняка ж ведь наворачиваться по первой поре будете.
И да, полетный контроллер имеет на борту только гироскопы, так что ни о каком автогоризонте не может быть и речи ;) Но опытных пилотов этот факт не остановит и не напугает )
0
Батарейка и аппа с приемником
И во сколько примерно это обойдется?
0
60 $ самая распространенная китайская аппа Turnigy9, Imax9, Avionix9 и еще много клонов + 20$ батарея к ней + 20-35$ за батарею для коптера
0
+ еще зарядка 24 бака. а батарея на апу стоит 10 баков на хоббикинге.
По поводу платы www.goodluckbuy.com/mwc-multiwii-standard-flight-control-board-ftdi-multicopter-quadcopter-red.html весьма не дорого, чем с ибэя тянуть платку с датчиками за 100 баков. а тут уже все вместе с камнем.
0
как бюджетный вариант думаю и такая аппаратура подойдет:
www.parkflyer.ru/product/9042/
А мозги у того коптера, что я указывал выше думаю со временем можно будет и другие поставить. А пока не хочется сразу много вкладывать в него.
0
Набор вроде бы нормальный, но, если это первый коптер, и особенно, если вообще первый летательный аппарат — то на куке будет очень сложно летать (я, например, все еще не могу нормально даже на автопилоте летать, т.е. с акселерометрами и барометром).
Зато если научитесь, то на любом другом будете просто отдыхать :-)
В первой части я приводил ссылки на зарядку для аккумуляторов, ее цена около 40 долларов. Аккумуляторы — начиная от 15 долларов с доставкой.
0
ЕКАТЕРИНБУРГ!!!
Приглашаю всех 18 марта 2012 г. в 11:00
Манеж УрФУ Коминтерна 4.
Фестиваль зальных моделей 2012.
technohobby66.ru/blog/128/
Сделайте рассылку народу, кому это интересно.
0
  • avatar
  • lan
  • 15 марта 2012, 11:41
Наконец стали появляться относительно недорогие контроллеры: www.ebay.com/itm/STM32-microcontroller-10DOF-nine-Axis-L3G4200D-ADXL345-HMC5883L-BMP085-module-/180847108943?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item2a1b53e34f#ht_1395wt_1185
Правда, в этом памяти маловато.
Софт от aeroquad под maple собирается.
+1
Прикольно. Я раньше что-то не заметил этот проект даже. Спасибо.
0
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.