ПО для автопилотов-ликбез

Версия 11:27, 12 марта 2023

ПО для автопилотов-----автор Книжников ВВ

Существует множество полётных контролеров для БПЛА разных фирм производителей со своим оригинальным ПО! все узкозаточенные АП разрабатывались профи в своей области применения-----например для крылатых дронов очень хороша " Фэйютеч", для мультикоптеров " Тарот" и "Ди-джи-ай" и ПО писали спецы понимающие особенности САУ для конкретного вида ла !!! Но сейчас стали очень популярны ПО с открытым кодом типа " Ардупилот" для всех видов роботов , " Бетафлайт" для спортивных квадрокоптеров и "Айнав" для самолётов-----прелесть в том что у "бетки" и "айнав" один графический движок и похожие алгоритмы пользования и настроек!

Так как оболочки писали программисты-любители, то каждые придумывали свои термины далёкие от общепринятых понятий из авиации и САУ!!! Например графическую оболочку настройки автопилота как только не называют и "мишен-плэнер" и "ассистент" и "конфигуратор"----- хотя по сути это одно и тоже или по русски "настройщик"! В каждом ПО существует множество настроек и миксов, но тем не менее существуют всего четыре основных режима управления дроном------

первый это ручной----- или "RC" или "manual" или "acro" или "sport"

второй это удержание горизонта----- или "2d" или "atti " или "Angel"

третий это сохранение дрона при потери связи "fail-safe"----- или "возврат домой" по ЖПС или " аварийная  автопосадка" при разряде акку

четвертый это движение по запрограммированному маршруту опираясь на точки  ЖПС и 3Д карты или полная "автономка" !!!

есть ещё специфические типа "зависания" это ЖПС удержание точки и высоты или глубины , объезд препятствий, сопровождение цели типа "следуй за мной", групповой полёт "рой" и другие!!!

Миксы нужны для правильного управления ла со своей оригинальной аэродинамической схемой типа---мультикоптер или крылатый дрон, где по разному 
расположены аэрорули и ВМГ  и он имеют свои особенности подключения рулевых машинок, регуляторов хода и их совместная работа----обычно для 
выбора   схемы микширования команд указаны графические картинки !!!

Прошивка----- это загрузочная программа емкостью от сотен Кбайт и до несколько десятков Мбайт для управления аппаратной части автопилота стандартными протоколами связи через порты уарт АЦП и ЦАП----например

ру приёмник -----"РРМ" или цифровые "Sbus" и другие

сервоприводы и регуляторы хода----"РWМ" или цифровые "multishot" и другие

светодиодное освещение и мигание, звуковая"пищалка"

настройка видеопередатчика и камеры и телеметрии-----Тх через "ОSD"

ЖПС приёмник----"nmеа", "ublox"и другие

лидар и уз-радар---Rх

Для каждого полётника существует своя версия оригинальной прошивки указанная производителем и зависит от архитектуры ЧИПА !!!

Конфигуратор "Betaflight" имеет русскоязычную инструкцию и удобна в пользовании!!! правда она слишком перенасыщена непонятными терминами, коэффициентами и функциями и что бы в ней полностью разобраться нужно много времени и внимания----поэтому есть библиотека рекомендованных преднастроек под конкретный сетап дрона!!!

Продвинутые пользователи в программировании умеют переназначать порты процессора для адаптации к различным периферийным устройствам----
https://blog.rcdetails.info/menyaem-poryadok-motorov-..

Фишка в том что при активации режима самолёт или лк----полётник видит серво и графически меняет уровень "РWМ" от акселей и через приёмник с ру-пульта, а на выходе по нулям ,хотя там на шине ВМГ аж 8 каналов есть для октокоптера!!!

Можно выдавать на все моторы стандартный "РWМ" 50гц и они все работают и даже серво если заменить, но положение рычага соответствует управление газом моторов!!!

я ни разу не программист, но сумел решить эту задачу используя знания САУ методом "ход конем"------ надо в конфигураторе арминг указать на 180 градусов, потом войти в меню группы "моторы" —---затем выбрать PWM на 50ГЦ и аэродинамическую схему квадро-Х для лк с двумя э-ВМГ и квадро-крест для одномоторного самолёта-классика-----все 4 выхода встанут на 1500 мкс при арминге и на среднем газу-----передний мотор М4 вдоль оси полёта------боковые это элероны серво М2 и М3-----задний серво М1 это элеватор или руль высоты------реверсы работы аэрорулей делаются механически методом установки кабанчика на ось рм в зависимости от направления поворота!!!

мне пришлось выключить в конфигурации "AIRMODE"-----потому что газ вообще не управлялся!!! режим "Horizont" адекватно работает на среднем газу----"Angel" на полном газу-------на малом газу все элероны работают как флапероны вниз, а руль высоты верх это как режим парашютирования!!!

Основная формула первоначальной настройки пидов----Prop=200/Кт!!!, где перегрузка по вертикали для самолётов и лк Кт=Тст АКмах , для 
мультикоптеров Кт=Тст общая=n Fст/mg ----то есть общая максимальная тяговооруженность на стопе!

ПИДЫ для бойцового самолёта-перехватчика при Кт=0.66х6=4же!-----Prop=(ROLL 50----PITCH 50---YAW 10)----
все остальные по нулям I=0. Dмах=0.  Dv=0.----все Ff=480-1000-480 по умолчанию!!!!
в меню "настройка профилей PID" выключены все функции и настройки кроме линейного газа=100%, фильтры и райты дефолтные!!! 
потому что воздух среда мягкая и вязкая, а правильно настроенный самолёт аэродинамически устойчив сам по себе!!!

Для мультикоптера включить в конфигурации "AIRMODE"----основной режим "Angel"----настроить "fail-safe" на мягкую посадку!!!

Алгоритм подбора  ПИДов для квадрокоптера Кт=Тст=4 Fст/mg=4х0.5=2же, несмотря на то что все коптеры аэродинамически не устойчивы --- 
начинать надо только с коэф Prop=(ROLL 100----PITCH 100---YAW 100)----при условии симметричной схемы по моментам инерции осей Х и У!!! 
все остальные по нулям I=0. Dмах=0. Dv=0.----все Ff=500-1000-500 по умолчанию!!! 
в меню "настройка профилей PID" выключены все функции, фильтры и райты дефолтные!!!!!!
делаем подлёт на высоту 0.5-1м над травой или снегом---рулим и смотрим за реакцией коптера! если дрожит уменьшаем Prop на каждую ось по 5-10 
единиц пока не прекратит, если как пьяный качается то увеличиваем Prop на каждую ось по 5-10 единиц пока не прекратит!!! 

А вот дальше начинаем добавлять только по одной функции и смотреть за реакцией стабилизации и управления коптера в полёте----если видим улучшение то применяем эту фишку, если нет то полностью исключаем эту нам ненужную настройку навсегда!!!

Для остальных коэф. можно применить правило "золотого сечения"----Ff=Prop, I=0.38Рrop, D=0.62Prop!!!

Телеметрия через "OSD" на аналоговое видео-онлайн "кастрированное"----нормально налагаются только текущее напряжение на банку в вольтах, сила тока в амперах, "RSSI" в процентах, боковые линии, уровень горизонта, прицел, скорость полёта в км/ч, расстояние до дома в метрах, статус режима АП и время "арминга" в минутах и секундах!!!

В "бетке" слишком много мусорных настроек и кривых миксов написанных дилетантами-программистами не понимающих САУ и механику реального поведения ла!!!

Есть "Inav" , но там всё на английском и очень мало поддерживаемых полётников ----алгоритм настройки пидов как у "Betaflight"!!!

В " айнав" коэф. Ff имеет другую размерность чем в "бетке"!!!

ANGLE - режим со стабилизацией, для которого можно задать максимальный допустимый угод наклона ЛА. HORIZON - тоже стабилизация, но предполагающая более агрессивное управление. AIRMODE - вспомогательный режим, пришедший из Betaflight. POSHOLD - удержание позиции по GPS. ALTHOLD - удержание высоты по барометру. MAG - удержание курса по компасу.

Внимание-особенность! после настройки на компе, отсоединить USB кабель и полностью передернуть электро-питание дрона,
только тогда все изменения загрузятся в рабочее положение и АП заработает правильно!!!

Телеметрия "Inav" через "OSD" на аналоговое видео-онлайн полноценное, активируешь нужный показатель ----главное не перегружать экран символами, иначе саму картинку будет не видно! Двигать правильно так —----наводишь курсор мышкой на нужный значок данных телеметрии на картинке "ОСД" самого конфигуратора и перетаскиваешь куда хочешь!!!

Главные показатели телеметрии----это напряжение и расход ёмкости акку, высота и скорость, расстояние и направление до дома, время, "РССИ"!!!
Второстепенные----сила тока, мощность, обороты, координаты ЖПС, горизонт, углы крена и тангажа, азимут, пробег, перегрузка, температура!!!

В конфигураторе слишком много ненужных "перделок и свистелок" благодаря большой производительности современных АП, которые просто сжирают ресурсы вычислений и сильно греется ЧИП -----приходится соблюдать принцип минимальной самодостаточности в хотелках для конкретного дрона!!!

В настройки "меню" полётника можно войти с ру-передатчика----при выключенном "арминге" ручка газа в центр, штурвал вперёд---- ползать верх-вниз тангажом----выбирать настройки креном влево-право или рысканьем----выходить из меню в пункте "сохранить и выйти" !!!