|
|
| Строка 1: |
Строка 1: |
| | В просторечии - '''«мозги»'''. | | В просторечии - '''«мозги»'''. |
| − | САУ
| + | [[системы автоматического управления-ликбез]] |
| − | Автопилот с исполнительными электроприводами является системой автоматического управления или авионикой с возможностью самостоятельного передвижения по запрограммированному маршруту опираясь на координаты спутникого позиционирования или магнитному компасу,по видео с визуальным чтением поверхности земли по загруженным в память 3д картам!
| + | |
| − | | + | |
| − | Полноценный автопилот состоит из аппаратной части типа----
| + | |
| − | 1) платы распределения питания обычно на 3.3в для датчиков, 5в для сервоприводов, 12в для видеоонлайн!
| + | |
| − | 2) платы стабилизации пространственного положения дрона по трём осям тангаж, крен, рыскание!
| + | |
| − | 3) центрального процессора или мозги с входным портами и выходной шиной для рм!
| + | |
| − | 4) платы наложения тепеметрии для подключения по входу видеокамеры и по выходу видеопередатчика!
| + | |
| − | 5) выносного жпс приёмника
| + | |
| − | 6) разных переферийных датчиков типа силы тока, воздушной скорости потока, высоты, термо и тензодатчиков, компаса, ультрозвук и лидар!
| + | |
| − | 7) радиомодем или приёмник ру
| + | |
| − | 8) герметичный корпус с микроклимат- контролем!
| + | |
| − | 9) кроватка с виброгасящими подушечками!
| + | |
| − | 10) набор информационных шлейфов с разъёмами!
| + | |
| − | 11) флеш память типа пишущего логи черного ящика!
| + | |
| − | | + | |
| − | приёмник спутниковой навигации-псн
| + | |
| − | Для точного положения дрона в пространстве планеты Земля используются цифровые приёмники с направленными антеннами обычно типа патч работающие со спутниковыми группировками в 24 штуки каждая разных стран производителей
| + | |
| − | США-жпс, Россия-глонасс, Европа-галилео, Китай, Япония, Индия со своими протоколами связи! Исторически все приёмники
| + | |
| − | называются в простонародье ЖПС-трекерами!
| + | |
| − | Методика вычисления координат из тригонометрии---- трекер это искомая вершина перевернутой пирамиды,где три и более спутника основные точки опоры и точность позиционирования повышается с кол-вом видимых спутников приёмником!
| + | |
| − | Микропроцессор постоянно замеряет задержку по времени прихода сигнала от разных спутников и вычисляет точку приёма!
| + | |
| − | Точность простых гражданских ПСН плюс минус один метр, РТК систем с наземной базовой поддержкой и тремя антеннами уже около 10см, и специальными научными геологическими базами в 1см!
| + | |
| − | Скорость передачи данных с жпс-трекера на АП 1-5-10 гц, разрядность телеграммы 9600-14400-19200-24000-38400-57600бит!!!
| + | |
| − | В присылаемой телеграмме от трекера есть информация о текущем времени по гринвичу, широта и долгота, абсолютная высота над уровнем моря, скорость перемещения, направление движения, кол-во видимых спутников и служебные сообщения о номерах спутников их углов возвышения над горизонтом и азимутов! При осадках и грозе приём ухудшается!
| + | |
| − | При отказе псн или глушении автопилот может ориентироваться на азимут с магнитного компаса, высоту с бародатчика и на воздушную скорость с трубки пито для выхода дрона в предпологаемый район работы с учётом ветрового снонса или возврата на базу по радиолокации!
| + | |
| − | | + | |
| − | ЧИП
| + | |
| − | Типичная цепочка преобразований сигнала с аналового датчика до исполнительного электропривода следущая----датчик ----операционный усилитель----аналого-цифровой преобразователь----число-интегральный процессор----цифро-аналоговый преобразователь----драйвер----исполнительный механизм----обратная связь на датчик по реакции на физическое воздействие!
| + | |
| − | | + | |
| − | При восьми разрядном процессоре первых поколений максимальное количество значений дискритизации было всего
| + | |
| − | (2)8=256 положений рулевой машинки---- при десяти разрядном уже (2)10=1024 возможных положений!
| + | |
| − | | + | |
| − | При одновременном решении четырех задач одним процессором по функциям газ-тангаж-крен-рыскание дискретность понижается в четыре раза и получается всего 64, то есть сильно падает точность выполнения команд-----это явление уже заметно прямо на глаз!
| + | |
| − |
| + | |
| − | Тактовая частота определяет скорость решения уравнений и как следствие временную задержку от момента ввода начальных данных до полученного результата или запаздывание----поэтому повышают частоту с десятка мгц до сотен мгц!
| + | |
| − | Для крупных дронов приемлимой задержкой считается 0.2 секунды, для малых бпла 0.1с=100 мс, для манипулятора 10мс, для станков ЧПУ 1мс!
| + | |
| − | | + | |
| − | При много-задачности таких параллельных цепочек может быть до десяти----этим занимается один центральный процессор с частотой до 256мгц по принципу прерывания и скидывания промежуточных решений общего уравнения стабилизации по ТАУ в буфер обмена данными ОЗУ! ПЗУ используется для хранения самой программы управления или прошивки ПО!
| + | |
| − | | + | |
| − | Чем выше разрядность и производительность ЧИП, тем точнее и быстрее решается многоуровневая задача САУ!
| + | |
| − | | + | |
| − | ПОКОЛЕНИЯ АП
| + | |
| − | Поколение автопилота определяет кол-во команд, точность положения и производительность основного процессора----
| + | |
| − | каждое новое поколение повышают эти показатели!
| + | |
| − | ф сокращенно от слова функция, тогда примерно так-----
| + | |
| − | ф1----один канал управления, 8 битовая-разрядность процессора с тактовой частотой 4мгц----использовались как
| + | |
| − | одноканальные платы с гиростабилизацией удержания по курсу и управления вездеходом или лодкой!
| + | |
| − | ф2----два канала, 8бит, 8 мгц----2Д стабилизация горизонта по крен-тангаж на пиродатчиках!
| + | |
| − | ф3----три канала, 10бит, 16мгц----3Д стабилизация удержания по трём осям координат на гиро или акселерометрах!
| + | |
| − | ф4----четыре канала, 12бит, 32мгц----возможен полноценный автополёт бпла с жпс навигацией по программе!
| + | |
| − | ф5----пять каналов, 16бит, 64мгц----автополёт плюс дополнительный канал для сброса груза!
| + | |
| − | ф6----шесть каналов, 20бит, 128мгц----автомаршрут для сухопутного и водного дрона плюс манипулятор на 4 степени!
| + | |
| − | ф7----семь каналов, 24бит, 164мгц----автополёт плюс дополнительно три канала---- на сброс груза, камера и антенн-треккер!
| + | |
| − | ф8----восемь каналов, 32бит, 256мгц----автополёт с удержанием камеры на цель, доп. каналы на САС и сброс груза!
| + | |
| − | | + | |
| − | Сложный манипуляторс с шестью степенями свободы, это эквивалентно шести каналам управления, сразу требует свой собственный автопилот классом не менее ф6!
| + | |
| − | | + | |
| − | Для корректной работы датчиков положения ла в пространстве плату с ними типа гиро и акселерометров распологать только в центре масс ла на демпфируещем подвесе, во избежания вибраций и паразитных сил!
| + | |
| − | | + | |
| − | Одна из самых надёжных систем на пространственное расположение бпла относительно горизонта или 2Д это пиродатчики на полупроводниковых диодах работающих на приём энергии в ифракрасном диапозоне света, которые измеряют абсолютную температуру теплового излучения между планетой с +273гр К и космосом с абсолютным нулем----отлично работает днем при солнце и хорошо ночью при звёздах, удовлетворительно в пасмурную погоду и плохо в туман, то есть в облако залетать нельзя!
| + | |
| − | У всех пьезодатчиков типа твердотельных гиро-аксель есть температурный дрейв нейтрали и по прошествию нескольких часов уход с нуля может составлять несколько градусов, надо учитывать при продолжительных миссиях на дронах!
| + | |
| − | | + | |
| − | пид коэффициенты чувствительности
| + | |
| − | Пропорционально P--интегрально I--дифференциальное D комплексное уравнение переходных процессов устойчивого состояния системы стабилизации
| + | |
| − | По закону тау жёсткая система динамической автостабилизации имеет четыре зоны взаимодействия с внешним возмущением
| + | |
| − | | + | |
| − | первая--- недорегулирование по чувствительности выражено вялой реакцией на возмущение похоже на поведение пьяного человека, всё заторможено и зигзагообразная траектория полёта с постоянными заносами, переходный процесс медленно затухающий---- надо увеличить пид по оси запаздывания!
| + | |
| − | | + | |
| − | вторая-- это нормальная корректная работа автопилота выражена быстрым исправлением возмущения или есть выражение как прибитый к столу при висении и как по рельсам в полете значит пиды в оптимуме----переходной процесс быстро затухающий!
| + | |
| − |
| + | |
| − | третья---- перерегулирование вызывает перевозбуждение или дрожь приводов---большой расход энергии
| + | |
| − | из за бросков разгона и торможения и может вызвать разрушение механизмов привода от перегрузок---- вся САУ переходит в режим генератора автоколебаний, при этом надо уменьшить пид по оси дрожи!
| + | |
| − | | + | |
| − | четвёртая--- редко встречаеться, но пидами не лечиться, условия следующие, или слишком большой момент инерции вв у мультироторов и колеса или слишком большая площадь аэрорулей выраженная запаздыванием переходного процесса изменении угловых скоростей на возмущение с проскакиванием нейтрали и возрастающей раскачкой автоколебаний и опрокидыванием ла----внимание лечиться только заменой электроприводов на ступень мощнее именно по моменту в 1.5-2 раза!
| + | |
| − | ВНИМАНИЕ----для корректной работы связки вмг и автопилота по переходным процессам из-за момента инерции винтов на мультикоптерах соотношение масс пропеллера к мотору не должна превышать 1/5, но лучше 1/6-1/7, чтобы период реакции не превышал 0.2сек!
| + | |
| − | | + | |
| − | Подбор начальной чувствительности АП делается просто-----
| + | |
| − | 1) если максимальная тяговооруженность мультикоптера составляет 4-5 единиц то минимальные пиды,
| + | |
| − | 2) если тяговооруженность 2-3 то средние положение пидов,
| + | |
| − | 3) если 1.2-1.5 то максимально возможные.
| + | |
| − |
| + | |
| − | тоже самое для самолётов ---
| + | |
| − | 1) полёт с максимальной скоростью или большой скоростной напор на аэрорули то минимум пидов ----
| + | |
| − | 2) если средний напор на крейсере то средние значения пидов----
| + | |
| − | 3) при малом напоре или режим парения то максимум пидов.
| + | |
| − | | + | |
| − | Чтобы автопилот бпла был адаптивным ко всем режимам полёта, он должен иметь функцию
| + | |
| − | автоматическая регулировка усиления коэффициентов пид от датчика воздушной скорости!
| + | |
| − |
| + | |
| − | промышленные АП
| + | |
| − | Современный профессионалый автопилот в сборе имеет массу от 100г и размеры с пачку сигарет при средней стоимости с переферейными устойствами в 1000-2000 уе.
| + | |
| − | Цена промышленных АП формируется в первую очередь стоимостью комплектующих от класса точности, многоуровневости платы, качеством пайки, материалом корпусов и тиражом -----программное обеспечение тоже может включаться в цену АП!
| + | |
| − | Не коммерческие ПО имеют свободный доступ ко всем настройкам АП и кол-во переменных может достигать 1000 штук!
| + | |
| − | Закрытые ПО обычно узкозаточенные с минимум доступных настроек и минимум гибких возможностей приспособлеваемости
| + | |
| − | Мировыми лидерами в производстве гражданских профессиональных автопилотов для микро и минидронов являются----
| + | |
| − | 1) КИТАЙ----DJI,Feiyu Tech
| + | |
| − | 2) США ----3D robots,Eagletree
| + | |
| − | 3) ЕВРОПА----Ikarus,Mikrocopter,PitLab,Paparatze
| + | |
| − | 4) РОССИЯ----клоны зарубежных аналогов.
| + | |
| | == Список полётных контроллеров == | | == Список полётных контроллеров == |
| | <gallery> | | <gallery> |
китайский прорыв в законченных хоббийных автопилотах для паркфлаеров самолётного типа фпв----sparrow fc поколения ф4 массой всего 33г!!!
цена полного комплекта в китайских интернет-магазинах всего около 2 тысяч рублей!
Комплектация----блок стабилизации на акселирометрах и гиро с бародатчиком, быстрый жпс-приёмник, шлейф для 5 канального приёмника ру !
Полное автономное управление полётом по четырем каналам----1крен, 2тангаж, 3газ, 4рыскание---5 канал для выбора пяти режимов автопилота!
1) полностью ручное управление!
2) 2д стабилизация по горизонту с удержанием высоты----ручной газ и рыскание!
3) автовозврат домой в пол газа и полёт по кругу радиусом 50 метров на высоте не менее 35 метров при скорости относительно земли менее 20 км в час начинает галсить!
4) выбор аэродинамической схемы управления нажатием кнопки 1) классика с т-образным хвостом, 2) вэ киль, 3) лк
5) воздушный автозабор 100-300 метров!
Пока не найдены 6 спутников газ не включается в режиме 2д стабилизации---жпс стартует всего за 5-10 секунд зелёный свет!
Настройка чувствительности автопилота всего тремя крутилками на потенциометрах с реверсом направления стабилизации рулей!
Настройка файл-сейфа приёмника по 5 каналу на автовозврат---остальные каналы по середине!
Работает только с ру на 2.4ггц---- глюков не обнаруженно!
Можно подключить простенькое осд для контроля напряжения ходового акку между камерой и передатчиком!
работает сразу из коробки и нет никаких танцев с бубном по настройке! комп вообще не нужен
.jpg)
