To forum zawsze było dla mnie kopalnią ciekawych informacji oraz opinii związanych
z wieloma elementami modelarstwa.
Trochę o mnie: Latam z kamerką na modelu Beta 1400, wcześniej trochę na samoróbkach
Postanowiłem zbudować quadrocopter od podstaw jako ciekawy projekt i właściwie przekrój przez wiele dziedzin elektroniki - moim zdaniem świetny sposób na usystematyzowanie wiedzy. Przeczytałem multum publikacji, postów oraz dokumentacji na temat quadro i wielowirnikowców. Po dużej ilości pracy udało się osiągnąć obecny, prawie działający stan.
I o to "prawie" chodzi. Nie zawracał bym nikomu głowy ale nie mam już pomysłów co by zmodyfikować żeby działało jak trzeba
Setup:
- Sterowanie płytka STM32 72MHZ, 3 osiowe żyro + 3 osiowy akcelerometr
- regulatory Hobby King 18 - 20 A
- silniki TowerPro 2408 (z tego co pamiętam)
- śmigła GWS 8x4 potrójne
- rama profil aluminiowy 10x10mm i laminat szklano epoksydowy
- baterie 7V4 2200mAh
Zaprojektowałem własną płytkę z elektroniką opartą o żyroskop i akcelerometr trójosiowy. Dane mieli STM32 na 72MHz. Estymacja jest dokonywana za pomocą filtracji Kalmana. Z częstotliwością 50Hz estymuje kąt oraz steruje silnikami. Kalmana symulowałem w matlabie, potem przepisałem na wersję łatwiejszą do liczenia przez procek - wielomiany zamiast macierzy. Załączam zrzut pokazujący kąt z akcelerometru, żyroskopu i Kalmana.
Wartości Q i R dobrałem tak by był w miarę szybki a jednocześnie odporny na szumy.
Konstrukcja jest sztywna, testowałem kilka konfiguracji. Jedną jest rama o średnicy około 35cm na profilach kwadratowych alu 10x10mm. Druga to rama 50cm na rurkach alu o średnicy około 7mm (załączone fotki). Teoretycznie większa średnica to większa "dźwignia" na jakiej pracuje śmigło więc więcej czasu dla regulatora.
Regulatory HK kupiłem bo akurat miałem zestaw 4 dobrej cenie. Zadaje im sygnał PWM ograniczony prawie do długości dodatniej szpilki aby je przyśpieszyć, ramkę skróciłem do 5ms. Wydaje mi się że trochę się im poprawiło. Przeglądając różne regulatory bebechy miały zawsze te same - Mega8 i 3 półmostki H na tranzystorach dopasowanych do prądu regla. Więc tutaj chyba różnicy jakiejś między firmami nie będzie?
Na wejście PID dawałem różne rzeczy. Testowałem z podaniem jako błędu kąta (Kp),
jako różniczka surowa prędkość z żyroskopów (Kd) a jako całka suma kątów w czasie (Ki).
Testowałem też wariant z prędkością kątową z żyroskopów (Kp), wtedy całka jest kątem (Ki) a różniczka przyśpieszeniem kątowym (Kd) czyli (omega2 - omega1) / dT. Nie udało mi się tego zestroić na żadnym wariancie. Miałem czasem nawet problemy żeby otrzymać stałe oscylacje pod kątem strojenia Ziegleram Nicholsem. Jak otrzymałem i przeliczyłem też nędznie to działało. Testowałem też dla różnej średnicy platformy i dla różnych śmigieł (APC, GWS - 9x6, 8x4...).
Reasumując:
Pomimo zmian średnicy quadro, przyśpieszenia regulatorów oraz kombinowania z różnymi śmigłami nie udało mi się uzyskać zadowalającego efektu. Stroiłem PID na różne sposoby. Wychodził albo zbyt nerwowy - wpadał w zwiększające się oscylacje, albo zbyt powolny, za długo lecący w pochyleniu. Brak tego złotego środka. Intuicja podpowiada mi że coś jest za wolne albo ma za małą rozdzielczość. Ale równie dobrze silniki mogą być nie odpowiednie albo cokolwiek innego być nie tak. Czy bardzo ważne jest wyważenie śmigieł? Jaki detal mogłem przeoczyć?
Pytanie:
Czy ktoś kto odpalił swój quadro mógł by się pochwalić swoim setupem albo spojrzeć fachowym okiem na to co zrobiłem i powiedzieć gdzie może leżeć słaby punkt (sprzęt? soft?).
