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说明:此文为在调试四旋翼飞行器过程中,因为读不懂卖家给的“MWC说明书”才在网上搜索到的一篇文章,每个步骤
都有比较详细的方法或指导,很有用,所以转载过来,方便今后查阅,非常感谢原作者
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飞行器组装好后,准备连接电脑。
用usb线连接后,系统会提示发现新硬件,需要驱动程序,驱动程序为FTDI_R9052151,手动选择文件位置安装
之后在电脑上安装JAVA程序,安装完成后打开调试程序MultiWiiConf
进入调试界面(连接时先把飞行器电源接通,否则没反应!)
使用 MWC GUI 配置程序对飞控进行基本设置。
飞行前,需要用 GUI 程序观察和调整必要的选项,主要包括以下几个方面:
1设置通道正反向,校准通道中立点和通道行程;
2设置传感器开关(AUX1);
3检查传感器输出信号是否正确(如果不正常则代表飞控有故障);
飞控启动时,保持机架在尽可能水平的位置,蓝色 LED 灯会在一阵快速闪动之后熄灭,表示已经初始化完成。打开 GUI 程序,选好端口号
(本例为 COM3)。然后点按 START 进行数据读取,这时马上会看到所有传感器的输出状态,点按READ 可读取到飞控参数,如下图:
1)遥控器校准。 先看遥控器信号监控, 分别是油门、 升降舵、 副翼、 方向舵
设置通道正反向:
油门/升降舵摇杆往上下方向推,图中对应的滑块也应该往对应方向滑动,如果不正确,则需要把对应的通道反向;
副翼/发射电摇杆往左右方向推,图中对应的滑块也应该往对应方向滑动,如果不正确,则需要把对应的通道反向;
方法:在遥控器上设置通道正反向,与飞控板无关,设置方法见遥控器说明书。
校准通道中立点:
油门通道无需校准,观察升降舵/副翼/方向舵摇杆在中间位置时,对应的滑块是否显示为 1500左右(允许±3 误差),如果不正确,修改对应通道的中立点,让这三个通道摇杆在中立点时,对应的数值在1500 左右。注意,如果中立点信号位置不准确,会导致飞行误动作。
方法:利用遥控器上的微调键微调。在实际操作中,由于飞机质心并不确定,所以不必非要使数值在1500,只要在起飞时能够平稳起飞就行。
校准通道行程:
油门通道无需校准,观察升降舵/副翼/方向舵通道摇杆在推到最大/最小位置时,对应的滑块是否显示为最大 1900/最小 1100 左右,如果有偏差,修改对应通道的行程,让其最大值刚好超过 1900,最小值刚好低于 1100。注意,如果不处理好,会导致解锁/锁定油门、校准传感器出现故障。
方法:在遥控器上校准通道行程,与飞控板无关,调节遥控器上的大小舵量,见遥控器说明书。
2)接下来需要设置传感器开关。
遥控器的两段式或者三段式开关信号由飞控的 MODE 端口输入后,会作为 AUX1 显示出来,拨动开关,会看到 AUX1 的滑块跟随滑动,这里需要靠它来控制传感器的开关状态。下图中我们主要设置前三个传感器状态,灰色小方格表示当前设置无效,点选成白色后表示有效。
ARM 是通过 GUI 解锁飞机
ANGLE 是自稳功能控制(需要加速度计) ,摇杆回中后自动保持水平
HORIZON 是地平线模式,介于全手动与自稳之间,摇杆回中时保持当前状态
BARO 是高度保持功能(需要气压计)
MAG 是地磁方向锁定(需要磁阻) ,即不动摇杆时方向保持,不会被外部风力影响
HEADFREE 是无头模式,例如在解锁前,遥控器方向与飞行器一致时,解锁后,无论如何自旋,遥控器的方向与解锁前一致
HEADADJ 是重新指定无头模式的方向,需看清当前的头尾方向,按当前方向确定无头模式
上图中 AUX1 下方的三列小方格,分别表示三段开关的三个状态,当开关处于低中高三个位置时,会对应选中左中右三个方块。我们举例说明这个设置方法, 比如下图中点选这 6 个小方格,并按WRITE 保存设置。
那么当开关位置处于最低点时,AUX1 的滑块在左边, ACC (加速度计)显示为ACTIVE (启用),BARO(气压计)和 MAG(磁阻)都为 OFF(禁用),对应 AUX1 下面左边 LOW 这一列,开关在这个位置只有 LEVEL 的小方格是白色。当开关位置处于中间点时,AUX1 的滑块在中间,这时 ACC 与MAG(加速度计与磁阻)都为ACTIVE(启用)状态,BARO(气压计)为 OFF(禁用),对应 AUX1 下面中间 MID 这一列,开关在这个位置只有 BARO 的小方格是灰色。
当开关位置处于最高点时,AUX1的滑块在右边,这时 ACC、BARO 与 MAG(加速度计、气压计与磁阻)都为 ACTIVE (启用)状态,对应 AUX1 下面右边 HIGH 这一列,开关在这个位置的小方格全为白色。
左边是传感器开关状态, 绿色是启用,红色是禁用,传感器的状态可以根据自己的需要来进行设置,并无标准。注意点选小方块时如果无法切换为白色或者灰色,多试几次, 完成后一定要按底部绿色的 WRITE 按键进行保存,否则设置会无效,设置完成后按一次 READ 以确认飞控是否保存正确,然后拨动开关观察状态是否是你想要的效果。
3)下面需要检查4 种传感器的数据输出是否正确,万一出现故障,不要进行飞行
加速度计(ACC)在飞行器静止时,三轴读数会相对稳定,如果前后/左右/上下移动飞行器,对应的PITCH/ROLL/Z 会有读数变化,这表面加速度计工作正常。这时如果需要校准加速度计,将飞行器放在尽量平的地面上,点按 CALIB_ACC 按钮,等待大约 5 秒钟,加速度计校准完成后,ROLL/PITCH 会显示为 0,校准完成。
陀螺(GYRO)在飞行器静止的时候, ROLL/PITCH/YAW 三组数据都为 0,拿起飞行器,分别朝向三个轴向摆动,会看到三组数据会跟随变化,同时右边的状态图会跟着摆动的方向做指示。左右倾斜飞行器,右边的 ROLL 不会保持水平状态,会有对应的倾斜动作,前后倾斜飞行器,PITCH 也会产生相应变化,转动飞行器,图中的 4 轴飞行器也会有对应动作。
磁阻(MAG)读数中我们只需关心 ROLL 这一项,当水平转动飞行器指向北的时候,此读数与下面的 HEAD 都为 0,同时右边的指北针也指向 N 位置,说明磁阻工作正常。如需校准磁阻,点按 CALIB_MAG 按钮, 在 30 秒钟内把飞行器朝三个轴向分别旋转至少一圈再放回地面,即可完成校准。
气压计(ALT)读数并不是绝对值,每个飞控都有可能不一样,不用担心,我们只是需要相对的数据。测试气压计时可以上下移动飞行器超过 1 米高度差,或者用手按着气压计的金属盖,会看到读数出现变化,当气压变高时,显示海拔下降,这时正常情况。
4) 接下来应该尝试解锁油门。 油门摇杆保持最低 (需要低于 1100) ,方向舵摇杆推到最右下(需要大于 1900) ,直到看到蓝色 LED 灯恒亮,表示解锁完成。(如果灯闪烁,则调大通道行程、校准陀螺仪或把AUX 1下的ARM传感器全部关闭)本例我们设置的解锁后油门信号为 1060看下图对比解锁前后油门信号的变化。
本例设置的飞行模式为 X 模式,上图中 4 个条状分别代表 4 个电调的控制信号,排列位置近似于× 结构。解锁前蓝色 LED 为熄灭状态,信号显示为 1000 (默认值)解锁后为 1060 (程序中指定的怠速值),如果解锁后的数值设置为 1100 或者更高一些,那么有些电机就会开始慢速转起来,建议先设置个较低的数值,注意,进行这些测试的时候仍然不要装上螺旋桨。你可以尝试推高油门,看看电机是否都顺利转起来,如果出现某些电机不转,检查相关连接线是否有问题。
你还可以抓着飞行器,前后左右摆动,观察电机的加减速修正是否正确,比如往前倾斜,前面两个电机会明显加速,同时上图中 FRONT_L 与 FRONT_R 都会往上滑动,数值增大。同时还需要注意电机旋转方向是否正确,参见前文中不同飞行模式的电调接线位置图。
5)调节飞控参数。飞控主要调整的参数是下图中绿色背景的数值,修改方式是用鼠标左键在需要调整的数值方框内点按住不动,左右滑动鼠标,修改完毕后松开鼠标左键即可。记得每次修改完一系列参数后,点按 WRITE 进行保存。
下面开始介绍各参数的含义及作用:
PID 三个参数的作用原理:
当多轴飞行器在 PITCH/ROLL/YAW 轴上有任意角度变化时,陀螺仪会输出相对于初始位置的偏差角度值。
飞控根据记录的原始位置,使用“PID”程序算法驱动电机,让多轴飞行器回到初始位置。这是个基于测量角度偏差量,随着时间推移的数据抽样与预测未来位置的数据组合。它提供的信息足以使飞控驱动电机,让多轴飞行器回到平衡状态。
P 值是 PID 中最重要的部分,它直接决定飞行器的飞行效果。
PID三个参数的含义:
MWC 是用 PID 算法进行飞行稳定性控制的程序,三个字母分别代表比例(P)-积分(I)-微分(D)。
P(比例):这是一个增益因子,当多轴飞行器受风等的影响发生向一边倾斜时,P 值直接决定多轴飞行器的抵抗这种倾斜的力的大小。P 越大,多轴飞行器抵抗意外倾斜的能力越强,但 P 过于大时会引起多轴飞行器抖动甚至猛烈侧翻。P 越小,多轴飞行器抵抗意外倾斜的能力越弱,但 P 过小时会引起多轴飞行器自平衡能力不足甚至朝一边侧翻(如顺着风的方向)。
I(积分):这个参数决定了飞行控制器对过往飞行状态的依赖程度。如果 I 值太小,会使飞行器过度依赖当前的误差,不能抑制“过敏”现象,从而造成飞行颠簸;如果I 值太大,则会过度削弱系统对误差的反应能力,造成反应迟缓。
D(微分):一旦多轴飞行器发生倾斜,则认为多轴飞行器会继续向同一方向倾斜,合适的 D 参数的能有效抑制未来可能发生的倾斜。如果 D 值太小,您会觉得多轴飞行器反应不够灵敏;如果 D值太大,也会引起“过敏”。相较于 P 而言, D 反映得更多的是灵敏度,而 P 反映的是纠正误差的力度。
在实际操作中调整PID三个参数:
P – 纠正飞行器回到初始位置的力度大小
这个修正力度是一个比例值,反映初始位置偏差值减去飞控输入控制方向变化的组合。较高的 P 值会产生较强的修正力去抵抗飞行器位置的偏移。
如果 P 值太高,在飞行器返回初始位置的过程中会过冲然后再次往反方向修正,接着再次进行回到初始位置的补偿。这会导致飞行器出现持续振荡,严重的话会完全破坏平衡。
增大 P 值:
飞行器会逐渐变得稳定,但 P 值太高会造成振荡和失控。
需要注意的是,提高 P 值会产生一个更强的修正力度,阻止飞行器的偏移。
减小 P 值:
飞行器会逐渐开始偏移,但 P 值太低会让飞行器变得非常不稳定。
它会让阻止飞行器偏移的修正力度变弱。
特技飞行:需要的 P 值稍高。
普通飞行:需要的 P 值稍低。
I – 对角度变化进行采样与取平均值计算的时间周期
存在偏差时,返回到初始位置有个修正的过程,在修正过程中力度会越来越大, 直到达到最大值。较高的 I 值会增强稳定的效果。
增大 I 值:
减小漂移和提升稳定效果,但过大的 I 值会延长稳定过程的周期,同时也会降低 P 的效果。
减小 I 值:
增强反应速度,但会增加漂移和降低稳定效果,同时会提升 P 的效果。
特技飞行:需要的I 值稍低。
普通飞行:需要的 I 值稍高。
D – 飞行器回到初始位置的速度
较高的 D 值(数值与效果相反,较高的 D 值参数上会更接近 0)意味着飞行器会快速返到回初始位置。
增大 D 值:(请记住,增大效果等于减小设定的参数值)
提升修正的速度,也会提升产生修正过量与振荡的几率,同时也会提升 P 的效果。
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减小 D 值:(请记住,减小效果等于增大设定的参数值)
降低由偏差状态返回初始位置的振荡,恢复到稳定效果的时间变长,同时也会降低 P 的效果。
特技飞行:增大 D 值(请注意是减小参数值)。
普通飞行:减小的 D 值(请注意是增大参数值)。
切记一切以飞行中的状态为基础!!!!!
影响 PID 的因素:
不会有两个最佳状态的飞行器拥有完全同样的参数,因为没有两个飞行器是一样的!如:
机架的重量/尺寸/材料/硬度
电机的功率/扭力/推力
电机的安装位置/电机的间距
螺旋桨的直径/螺距/材料
机架的平衡效果
操控者的技能等等……
其他参数:
PID 参数右边的RATE(包含 ROLL/PITCH/YAW)表示飞控的灵活程度,数值越高飞行器越灵
活, 0.00 适合初学者, 1.00 适合高机动性飞行,例如方便空翻,如果是 FPV 或者常规飞行可取值在 1~1.00 之间,例如0.4~0.7。
TPA(Throttle PIDattenuation)可改善快速爬升时飞行器的稳定性,通常为默认值 0.00。
RC RATE 表示遥控信号的动作量(等同于遥控器的 D/R),这里针对 ROLL 与PITCH,2.2 版本中默认为 0.9,如果您觉得稍微动一下摇杆,飞行器的动作量就很大,可以适当减小该值,反之应该加大。
RC EXPO 表示摇杆动作柔和度(等同于遥控器的 EXPO) ,如果该值增大,那么摇杆的上下左右动作在一小段范围内会显得更为柔和,意思是减小摇杆附近范围内输出的动作量,这样会让飞行器动作更为柔和,如果您想让操控飞行器的动作灵敏度更高,请适当减小该值。该值介于 0~1.0 之间,0表示没有柔和度,1 表示柔和度最高。
LEVEL 的 P 与 I 值, LEVEL 这一项用于控制自稳效果(它必须在 LEVEL 功能启用时才有效果),如果飞行器飞行时自稳效果不好,可以通过调整 P 值改善。
LED 指示方式说明:
黄色LED 显示方式:
通电后初始化:快速闪动几秒钟后熄灭;
初始化陀螺/加速度计:快速闪动几秒钟后熄灭;
解锁时持续闪烁:校准通道行程或校准陀螺仪或把AUX 1下的ARM传感器全部关闭;
开机后无法顺利初始化:持续闪动(请重新上电);
锁定时,飞行器倾角过大:闪动;
锁定时:熄灭;
解锁后:常亮。