Твой первый квадрокоптер: теория и практика

Еще одним параметром, существенно влияющим на качество и комфорт пилотирования, является экспонента — степень нелинейности отклика системы на изменение управляющего сигнала. Строго говоря, эта зависимость получила такое название по причине визуальной похожести на график экспоненты у = е^х. На самом деле механизм формирования нелинейного отклика несколько сложнее. Чтобы не загружать микроконтроллер пульта вычислениями степенной функции в режиме реального времени, в память микроконтроллера записывается готовая таблица значений некой степенной функции

где х — это значение отклонения рукоятки; k — коэффициент пропорциональности.

Во время работы пульта значения из этой таблицы накладываются на линейную зависимость по формуле

где N — это процент экспоненты в настройках пульта. Проще говоря, чем больше процент экспоненты N, тем сильнее "искривляется" линейная зависимость в соответствии со значениями из таблицы (рис. 2.10).

Рис. 2.10.Экспонента сигнала управления

Наличие экспоненты позволяет мягко и комфортно управлять моделью в районе небольших отклонений рукояток, но в то же время при необходимости резко воздействовать на модель, парируя порыв ветра или выполняя вираж. Глубину экспоненты каждый пилот настраивает под себя и для каждой модели в отдельности.

В общем случае рекомендуется увеличивать экспоненту для начинающих пилотов, склонных к нервным и суетным подергиваниям рукояток пульта, и уменьшать вплоть до полной линейности отклика для воздушной акробатики.

Примечание

Применительно к мультикоптерам, глубина экспоненты задается в настройках контроллера, а в настройках пульта экспоненты быть не должно. Экспоненты пульта и контроллера не должны накладываться на сигнал одновременно.

Как вы уже поняли, общая концепция радиоуправления коптером такова: пульт должен передать максимально точные и стандартные "сырые" сигналы управления, а всю дальнейшую обработку будет выполнять полетный контроллер на основе своих настроек.

Конвертер PPM-SUM

У многоканальной системы с раздачей широтно-модулированных импульсов по раздельным выходным каналам есть принципиально неустранимые недостатки. Во-первых, отдельный сигнальный провод для каждого канала. Это особенно актуально для 12- или 14-канальных систем. В этом случае миниатюрный приемник соединяется с полетным контроллером и прочими бортовыми устройствами толстым жгутом проводов, неэстетичным и весящим больше, чем сам приемник. Однако полетный контроллер может и сам декодировать "сырой" РРМ-сигнал, при условии, что он выведен на отдельный выход приемника.

Во-вторых, низкая стабильность и точность управляющего сигнала, обусловленная необходимостью лишних преобразований из одного типа сигнала в другой. Было бы логично передать цифровое значение, соответствующее положению рукоятки пульта, по радиоканалу и затем из приемника переслать в исполнительное устройство без лишних преобразований. Однако для обработки цифрового сигнала исполнительное устройство должно обладать собственными вычислительными ресурсами. Но возможность выпускать такие устройства массово и недорого возникла лишь относительно недавно, с появлением дешевых и миниатюрных микроконтроллеров. Поэтому в традиционной системе приемник в любом случае преобразует цифровой сигнал в импульсы определенной длительности на выходе канала. Несмотря на то, что импульс представлен двоичными уровнями сигнала "0" и "1", физическая длительность импульса — это аналоговый параметр. То есть, на этапе передачи-приема мы имеем преобразование из аналогового сигнала в цифровой и обратно в аналоговый.

Если выход приемника подключен к обычной сервомашинке (принцип ее работы мы рассмотрим далее), то она использует непосредственно длительность импульса в качестве управляющего параметра. Если же мы подаем широтно-модулированный импульсный сигнал на вход полетного контроллера, то он должен измерить длительность импульса при помощи таймера и перевести ее в цифровое значение.