Твой первый квадрокоптер: теория и практика

Когда предполетная проверка проведена и явных неполадок не просматривается, можно приступать к пробным полетам на открытом воздухе. Установите коптер на горизонтальной поверхности, подключите силовую батарею и после этого не двигайте коптер. После подачи питания и запуска контроллера начнется процедура калибровки гироскопов, сопровождаемая быстрым миганием светодиодов А и С.

Двигать коптер в этот момент не следует, иначе калибровка сорвется.

В прошивках MultiWii версий от 2.2 и далее предусмотрено обнаружение перемещения и повторная калибровка. Эта функция включается раскомментированием строки

//#define GYROCALIBRATIONFAILSAFE

Примечание

Если коптер двигали в процессе калибровки гироскопов, то при взлете он начнет сильно и непредсказуемо крениться, смещаясь в сторону, и может даже перевернуться. В этом случае гироскоп нужно перекалибровать при помощи команды рукоятками управления (см. приложение 3).

Также в прошивке есть строка

#define ONLYARMWHENFLAT

которая не даст активировать моторы, если наклон поверхности, с которой стартует коптер, слишком велик.

Активировав моторы, плавно увеличьте газ до момента, когда коптер начнет слегка отрываться от земли. При этом он не должен крениться, дергаться или интенсивно сползать в сторону. Уверенно увеличьте чуть больше точки висения и дайте коптеру подняться на высоту около 2–3 м. Сразу верните газ к точке висения и корректируйте положение коптера правой рукояткой пульта. Обратите внимание, в какую сторону самопроизвольно смещается коптер при отсутствии ветра. Плавно убавьте газ и посадите коптер. Повторите взлет и посадку несколько раз. Теперь вы готовы приступить к триммированию акселерометров.

Триммирование акселерометров

Даже при самой точной калибровке уровня на идеально горизонтальной плоскости собранный коптер будет слегка смещаться в сторону по множеству причин: разная тяга моторов, кривизна рамы, смещение центра тяжести, неточный монтаж контроллера на раме и т. д. Но, как вы знаете, пользоваться триммерами пульта категорически не рекомендуется. Поэтому будем триммировать акселерометры средствами самого контроллера. Это нужно делать в безветренную погоду.

Установив, в какую сторону смещается коптер, посадите его и деактивируйте моторы. Рукоятку газа переместите вверх до упора. Правую рукоятку переместите до упора в сторону, противоположную крену. Если присутствуют крены по двум направлениям, их следует триммировать по очереди. Например, если коптер кренится вправо и вперед, переместите рукоятку влево. Контроллер ответит на команду серией вспышек светодиодов А и С, после чего верните рукоятку в нейтраль. Аналогично скорректируйте продольный крен смещением рукоятки назад. Одно перемещение рукоятки соответствует крену в 0,1°. Обычно предварительное триммирование выполняют сериями по 3–4 отклонения рукоятки. Затем поднимите коптер в воздух и проверьте результат. При необходимости повторите процедуру. Правильно триммированный коптер при отсутствии ветра висит спокойно и почти не дрейфует.

Теперь обратим внимание на курсовую устойчивость. Коптер не должен стремиться повернуться вправо или влево. Легкий дрейф курса до 10° в течение нескольких минут считается нормальным. Стремление к повороту может быть вызвано неточной геометрией рамы или установкой моторов не строго горизонтально, особенно на круглых трубчатых лучах, а также неравномерным износом подшипников моторов или затрудненным вращением после аварии. Магнетометр на время проверки следует выключить, чтобы исключить влияние магнитных наводок.

Итак, мы имеем предварительно настроенный коптер, который достаточно стабилец и пригоден для эксплуатации. Зачастую этим можно ограничиться, т. к. прошивка по умолчанию включает в себя подобранные опытным путем усредненные настройки. Но лучших результатов можно достичь при точной настройке параметров обратной связи PID.

Настройка PID

Мультикоптер представляет собой классическую стабилизированную систему с обратной связью, реагирующую на внешние воздействия с целью компенсировать их влияние. Прежде всего, стабилизируется положение коптера по горизонтали и по курсу. Это обязательный минимум. При наличии соответствующих данных может также стабилизироваться высота по барометру и позиция по GPS.

Реакция системы на внешнее воздействие определяется тремя компонентами отклика: пропорциональным (Proportional), интегральным (Integral) и дифференциальным (Differential). Отсюда и пошло сокращение РID. Для более ясного понимания компоненты можно свести в условную зависимость:

F_STAB = Р∙Sens +1∙Sens — D∙Sens,