Управление моделью квадрокоптера осуществляется по радиоканалу с помощью команд

ad5112d9a7 Статьи

Квадрокоптеры прочно вошли в нашу жизнь. Это и маленькие
аппаратики, главная функция которых — освоить первые навыки управления
летательным аппаратом. Это и более продвинутые модели, которые подходят как для
простого развлечения, так и для любительской видеосъемки с высоты птичьего
полета. Это и спортивные модели, предназначенные для выполнения трюков в
воздухе. Это и съемочные квадрокоптеры, на которых установлена «крутая» камера
с возможностью фото и видеосъемки профессионального качества.

Но к какому бы классу не принадлежали квадрокоптеры и какого
бы размера они не были, принципы устройства и полета у них одни и те же. Квадрокоптер – это силовая рама (платформа, каркас) из
легкого, но прочного материала с четырьмя двигателями, установленными на
вынесенных в стороны «ногах». Каких бы размеров 
не был квадрокоптер (дрон), какими бы «наворотами» он не обладал, общий
принцип конструкции и действия у всех одинаков. Декоративные корпуса дронов бывают разной формы и расцветки
– это основная деталь квадрокоптера над которой работают дизайнеры, пытаясь
придать уникальность разрабатываемой модели дрона и «зацепить» потенциального
покупателя её стилем, красотой, узнаваемостью. Летает квадрокоптер за счет четырех, вынесенных за корпус, и
расположенных в углах виртуального квадрата двигателей с винтами (пропеллерами,
лопастями), которые и создают подъемную силу. Принцип полета очень похож  на вертолетную схему. Только если для
получения бокового вектора силы в вертолетах применяется принцип наклона вала
лопастей, то у дрона это достигается за счет изменения силы воздушных потоков
по бокам при работающих парами моторами. Квадрокоптер поднимается, когда все
четыре двигателя работают на одинаковых и максимальных оборотах. Снижается,
когда все четыре двигателя работают на одинаковых оборотах, но меньших, чем при
подъеме. В результате подъемная сила уменьшается и квадрокоптер плавно
снижается. Наклоняется дрон тогда, когда
обороты левой и правой пар двигателей различны. Если уменьшить обороты левой
пары двигателей, дрон произведет наклон влево. Если обороты правой пары будут
меньше, чем у левой, произойдет наклон квадрокоптера вправо. Регулировка
скорости при движении по прямой осуществляется изменением скорости вращения
передней и задней пары двигателей. Чтобы заставить квадрокоптер вращаться
вокруг своей оси, достаточно уменьшить обороты одного из четырех двигателей.

Общая конструктивная схема квадрокоптера проста. Электродвигатели
расположены на выносных ногах, прикрепленных к силовой раме. На раме крепится
декоративный корпус, внутри которого расположены аккумулятор, электронная
плата, блок для работы с сигналами дистанционного управления, преобразователь
напряжения и блок датчиков (гироскоп, акселерометр и т. На квадрокоптерах
может устанавливаться встроенная или выносная камера. Для управления квадрокоптером может использоваться пульт
управления (который связывается с дроном по радиоканалу), идущий в комплекте
аппаратом или смартфон с установленной специальной программой или приложением
(связь с дроном осуществляется по WiFi, что ограничивает дальность управления дроном в пределах ста
метров в условиях прямой видимости).

Сегодня можно приобрести дрон любого размера, назначения и
стоимости. От маленьких, копеечных игрушек, предназначенных для полетов по
квартире, до дорогих моделей с большой грузоподъемностью. Главное при выборе –
это правильно определить круг задач, которые должен выполнять квадрокоптер. Удачных полетов!

Содержание
  1. Сейчас на главной
  2. Принцип полета и управления дронами
  3. Режимы полета коптеров
  4. Стандартные режимы полета классического дрона
  5. Интеллектуальные режимы полета классического квадрокоптера
  6. Режимы полетов квадрокоптеров FPV
  7. Советы по выбору первого квадрокоптера
  8. Квадрокоптер DJI Mini SE Fly More Combo White
  9. Цифровая версия игры THQ-NORDIC DCL — The Game (PC)
  10. Квадрокоптер DJI FPV FD1W4K 8GB
  11. Пульты управления дроном
  12. Правила управления пультом
  13. Первый запуск коптера
  14. Как управлять квадрокоптером
  15. Взлет и посадка
  16. Направленное движение и зависание
  17. Управление квадрокоптером с камерой
  18. Основные правила использования дронов
  19. Где нельзя использовать квадрокоптер?
  20. Советы и типичные ошибки
  21. Квадрокоптер, зачем?
  22. Что такое FPV?
  23. С чего начать?
  24. Причина номер раз
  25. Причина номер два
  26. Какую аппаратуру выбрать?
  27. Составляющие аппаратуры на которые стоит обратить внимание
  28. Как держать стики
  29. Заключение
  30. Полезные ссылки
  31. 4 Управление моделью коптера
  32. 1 Переменные проекта — сигналы модели
  33. 2 Оптимальное управление
  34. 3 Регулятор высоты
  35. 4 Регулятор ориентации коптера
  36. 5 Регулятор положения коптера в пространстве
  37. 6 Регулятор положения коптера в пространстве по каналам крена и тангажа
  38. Список литературы
  39. Устройство и принципы программирования
  40. Есть два уровня программирования
  41. Типы БПЛА
  42. Можно ли управлять Квадрокоптером с телефона?
  43. На каком расстоянии можно управлять Квадрокоптером?

Сейчас на главной

ad5112d9a7-1764863

Управление моделью квадрокоптера осуществляется по радиоканалу с помощью команд

e50651ef74-2720110

187cd2d733-3977342

b01024cd84-4054212

8535f67ed5-9939596

Принцип полета и управления дронами

Выделим два вида квадрокоптеров: классический и FPV. Различаются они управлением и способом визуального контроля.

Для управления стандартным дроном используется специальный пульт, через который вы контролируете полет, а еще смартфон или планшет, куда выводится изображение с камеры и данные о полете.

img2-5740288

m-img2-4967301

FPV — это система управления полетами от «первого лица» — First Person View. Так же, как и в классическом дроне, для управления используется пульт, но картинка с камеры квадрокоптера приходит уже не на смартфон или планшет, а на специальные очки.

Режимы полета коптеров

Классический квадрокоптер имеет два типа режимов полета: стандартные и интеллектуальные.

Стандартные режимы полета классического дрона

  • Режим позиционирования. Он же P-Mode. Основная его суть — лететь стабильно, плавно, обходя препятствия, что позволяет GPS.
  • Спортивный режим. Предназначен для предельных скоростей полета. GPS продолжает помогать в позиционировании дрона, но оптические датчики в этом режиме уже не работают.
  • Режим ориентации. В этом режиме GPS отключен. Для удержания высоты дрон использует внутренний барометр. А вот зависнуть на одной точке самостоятельно в таком режиме коптер уже не может. Если подует ветер, он полетит вместе с ним.

Интеллектуальные режимы полета классического квадрокоптера

В классические дроны встроены программы управления с готовыми сценариями съемки. Это и есть интеллектуальные режимы. Например, преследование движущегося объекта, облет по орбите, следование по заранее заданному маршруту и даже полностью автоматическая съемка объекта, который вы выделяете в приложении на смартфоне.

Режимы полетов квадрокоптеров FPV

  • Режим Angle (режим самовыравнивания). Дрон автоматически возвращается в горизонтальное положение — определенный угол ограничен настройками.
  • Режим Horizon (режим самовыравнивания). Доступен автоматический возврат дрона в горизонтальное положение. Угловое движение ограничено не полностью, поэтому коптер может сделать переворот.
  • Режим Acro (акробатика).
    При таком режиме требуется ручной возврат дрона в горизонтальное положение. Угол наклона квадрокоптера при движении определяется скоростью вращения дрона вокруг оси.

Советы по выбору первого квадрокоптера

У него три программы, он может зависать в воздухе и следовать за вами. Пульт дистанционного управления идет в комплекте. Камера может снимать видео в 2К-формате, фото — с разрешением до 2 Мп.

Если мы говорим про классические квадрокоптеры, то интересные варианты есть у компании DJI. Это может быть серия AIR или MINI.

Квадрокоптер DJI Mini SE Fly More Combo White

Практически любой человек, хорошо изучивший инструкцию, сможет безопасно запустить дрон с первого раза. Инструкция должна быть изучена от и до. В квадрокоптерах компании DJI есть режим пилота-новичка, который поможет разобраться в тонкостях пилотирования, будет давать подсказки и ограничит дальность и высоту полета.

С FPV-квадрокоптерами ситуация обстоит сложнее — с ними новичкам сложно. Перед первым полетом нужно долго тренироваться в симуляторе, например DCL или Liftoff.

Цифровая версия игры THQ-NORDIC DCL — The Game (PC)

Это, по сути, компьютерные игры. Подключаешь джойстик от коптера — и учишься «летать». Лучше всего сразу учиться в режиме Acro: это самый сложный режим, но все профессионалы используют именно его. Если научитесь управлять квадрокоптером в этом режиме, то с остальными справитесь на раз-два.

Если хотите сразу сильное, более профессиональное и технологичное устройство, отличным вариантом станет DJI FPV FD1W4K 8GB.

Квадрокоптер DJI FPV FD1W4K 8GB

Качество видео здесь заметно выше: 4К. Это уже готовый комплект со всем необходимым, в том числе с полностью настроенным пультом. Ничего программировать не надо: покупаете, открываете коробку, и сразу можно «взлетать».

Пульты управления дроном

Управление разных моделей классического дрона обычно устроено одинаково, поэтому пульт такого устройства можно назвать универсальным.

Научиться управлять квадрокоптером легко. Перемещение левого стика вверх и вниз отвечает за набор и снижение высоты, а если стик перемещать вправо или влево, то дрон будет вращаться по часовой стрелке или против. Правый стик отвечает за перемещение коптера относительно носовой части вперед, назад, вправо и влево.

img9-2484755

m-img9-7710976

На пульте есть функциональные клавиши, рычаги и колесики, но их расположение и назначение зависит от модели. Стандартно даже у простых моделей есть колесо, управляющее наклоном камеры, рычаги переключения режимов полета и клавиши, отвечающие за умный возврат домой, запись фото и видео и остановку задачи. Еще обычно есть несколько клавиш, с помощью которых пилот может сам запрограммировать квадрокоптер на какую-нибудь функцию, например центровку камеры по оси или включение подсветки. Если очень хочется, то в любой программе назначения клавиш и стиков можно изменить.

Специальный пульт FPV — это полностью программируемое устройство, каждый пилот подстраивает его под себя. Есть рычаг запуска и выключения двигателя, рычаг переключения режимов полета, рычаг возвращения домой, рычаг для включения поискового маячка и клавиша записи видео.

img10-1552253

m-img10-3817584

Также независимо от того, на каком дроне вы летаете, на каждом пульте есть антенна, отвечающая за передачу данных. Если это классический дрон, то антенн обычно две и они отвечают не только за контроль над управлением дрона, но и за передачу изображения с камеры на смартфон. Смартфон обычно подключается к пульту через провод USB. В FPV-дроне пульт отвечает только за контроль управления, а изображение принимают очки через установленные на них антенны.

Правила управления пультом

Есть два основных способа хвата пульта. Первый — управление стиками указательным и большим пальцами рук. Этот метод еще называется «щипком». Пользователь как бы «щипает» стик. При этом средние и безымянные пальцы находятся на передней грани пульта и могут нажимать располагающиеся там кнопки.

Второй метод предполагает управление стиками пульта большими пальцами. Указательные и средние пальцы находятся на передней грани пульта и тоже могут нажимать на рычаги и кнопки.

Если пульт довольно увесистый, то производители предусматривают кольцо для крепления ремешка. Это очень удобно, чтобы руки не уставали и вы могли сосредоточиться на полете.

Первый запуск коптера

Первый полет лучше проводить в чистом поле. Так вы сможете снизить вероятность крушения дрона и не причините ущерб другим людям и их имуществу. Поверхность взлетной площадки должна быть ровной, без пыли или грязи. Некоторые модели дронов допускают запуск и посадку прямо с ладони, но в первый раз лучше так не экспериментировать.

Для FPV-дрона рекомендуемые условия для первого полета абсолютно такие же, что и для стандартного.

Как управлять квадрокоптером

Чтобы правильно, легко и безопасно управлять квадрокоптером, всегда читайте инструкцию, даже если вы уже опытный оператор. У разных моделей устройство и управление могут сильно различаться.

Взлет и посадка

Сначала разберемся со стандартными моделями. Чем больше размер дрона, тем больше должна быть дистанция между пилотом и квадрокоптером при взлете и посадке. Это важно, чтобы избежать рисков в непредвиденных случаях.

  • Проверьте, что пропеллеры надежно закреплены. Включите дрон, пульт и запустите программу на смартфоне или планшете. Последовательность этих действий обычно не важна.
  • Если пульт не привязан к дрону, то, следуя инструкции, сопрягите их. Проверьте, что приложение не выдает никаких ошибок, ловит больше 8 спутников и дает вам разрешение на взлет. Большинство моделей дронов запускают моторы путем сведения стиков: левый нужно повернуть как на циферблате на 5 часов, правый — как на 7 часов.
  • Производится запуск двигателей. Плавно начните поднимать правый стик вверх. Коптер начнет подниматься ровно вверх. Не взлетайте сразу высоко. Убедитесь, что дрон ведет себя как положено, и только после этого поднимайтесь выше.
  • Некоторые дроны могут взлетать автоматически. Для этого в приложении есть специальные пункты управления.

Большинство современных дронов обладают сенсорами, которые помогают пилоту посадить дрон. На высоте около метра от земли квадрокоптер зависнет: он проверит поверхность и решит, годится ли она для посадки. Продолжайте держать стик опущенным, и дрон плавно приземлится и выключит моторы. Второй вариант посадки — в полете зажать кнопку умного возврата домой. Тогда дрон приземлится на то же место, откуда взлетел.

На FPV-дронах запуск и глушение двигателя происходит с помощью специальной клавиши или рычага управления, который вы назначаете сами. Взлет и посадку можно делать в полном ручном режиме. Для этого при взлете добавляйте газ, а при приземлении снижайте, отключая двигатель. На некоторых FPV-дронах есть функция возврата домой, но она может и, скорее всего, будет работать нестабильно. Так что на FPV-дронах надо делать все руками.

Направленное движение и зависание

Стандартные современные дроны очень легки в управлении. Они все оборудованы датчиками препятствий и программами ухода от столкновения. Если вы хотите зависнуть на месте, вам достаточно отпустить все стики, и коптер остановится. Если дрон выполнял какое-то интеллектуальное задание, то просто нажмите клавишу паузы, и он зависнет в воздухе. Учтите: для этого должен быть включен режим полета, использующий спутники.

Большинство FPV-дронов либо не оборудованы GPS, либо не используют его для позиционирования. Для зависания в воздухе вам придется надеяться только на собственные навыки, но даже так может случиться небольшой дрейф.

Управление квадрокоптером с камерой

Все современные дроны оборудованы камерами. Некоторые модели имеют даже две и более камер. Стандартные квадрокоптеры прямо во время полета позволяют регулировать наклон подвеса, менять настройки камеры, начинать и останавливать запись. Более продвинутые модели могут передавать картинку высокого разрешения для прямой трансляции.

Ситуация с FPV-коптерами немного иная. В большинстве случаев FPV-дрон имеет одну курсовую камеру, помогающую пилоту управлять дроном. Да, на них можно производить запись, но качество картинки весьма сомнительное. Как раз качеством приходится жертвовать ради скорости передачи данных от квадрокоптера к очкам пилота. Исключение — модель DJI FPV, так как его камера и отвечает за управление, и пишет картинку в хорошем качестве.

Для записи четкого видео устанавливают вторую камеру. Как правило, это экшен-камеры, такие как GoPro или более тяжелые и профессиональные камеры RED.

В таком случае параметры записи устанавливают еще до полета, так как в полете что-то поменять уже невозможно. Старт и стоп записи происходят на земле.

Основные правила использования дронов

  • Первое, что вы должны сделать, — это досконально изучить инструкцию.
  • Изучите карту местности, где вы летаете: нет ли поблизости аэродромов, военных частей или других режимных объектов. Зачастую (особенно у стандартных дронов) есть встроенная карта, ограничивающая полеты в той или иной зоне. Но не все объекты отмечены на картах, так что будьте ответственны.
  • Не забывайте узнавать перед полетом местное законодательство. Иногда несоблюдение правил может обернуться крупным штрафом или даже конфискацией вашего дрона.
  • Берегите дрон от воды и пыли. Сейчас есть продвинутые специальные дроны с высокой степенью защиты, но это скорее исключение, чем правило. Замыкание или износ деталей могут привести к падению дрона.
  • И, конечно, лишний раз не летайте над людьми.

Где нельзя использовать квадрокоптер?

Минтранс ограничивает зоны полетов дрона, причем на одни зоны наложен полный запрет, а в других снимать все же можно, но при согласовании с человеком или организацией, в интересах которых эти запреты были установлены.

Запрещено летать над районами аэродромов, тюрьмами, военными базами, местами проведения публичных и официальных спортивных мероприятий.

Хочется предостеречь новичков от полетов в крупных городах. Обычно в таких местах установлены разные виды глушилок. Некоторые просто глушат ваш GPS, некоторые нарушают связь между дроном и пультом, а некоторые просто перехватывают управление вашим дроном. Если вы все же собираетесь летать в таких местах, всегда заранее проверяйте карты полетов и разрешения.

Советы и типичные ошибки

  • Помните! Квадрокоптер — это не телевизор, который можно просто подключить к розетке и он заработает. Это сложный технический аппарат, полет на котором всегда связан с рисками. Поэтому инструкция, видеогайды, мануалы — все к вашим услугам.
  • Вторая ошибка — это излишняя самоуверенность. Всегда нужно оценивать свои возможности. Обучайтесь постепенно, каждый раз ставьте себе более сложную задачу и, пока не отработаете ее, не переходите к следующей.
  • Следите за количеством спутников и качеством сигнала. Если вы видите малейшие намеки на то, что дрон работает не так стабильно, как работал до этого, то немедленно возвращайтесь.
  • Дроны весом от 250 граммов до 30 килограммов нужно регистрировать в Росавиации. Если документов нет и дрон перехватили, вам будет грозить штраф.

sbtsgegbcw4n5cho9mnqk5hk08y-3732025

Всем привет! Сегодня мы продолжаем нырять в реальность, в железо, а точней сказать — взлетать. Но не так быстро! 🙂 До первого полета необходимо немного повозиться и даже налетать несколько часов на симуляторе.

Это не первая моя игрушка, если вам интересно радиоуправление, то зацените радиоуправляемые машинки:

  • RC Машинки: Введение
  • RC Машинки: Первые покупки — шасси и силовая установка

Квадрокоптер, зачем?

Наверняка вам уже знакомо, что такое квадрокоптер и возможно он даже у вас есть. Но сегодня я постараюсь рассказать про квадрокоптеры которые люди собирают самостоятельно. Зачем они это делают, спросите вы? Например для меня это отдушина от сдвиганья кнопки на пиксель влево, на пиксель вправо, пока дизайнера не отпустит. «Обычные», потребительские квадрокоптеры, лишены веселья. Сейчас конечно уже появляются разные конфигурации, но если взять самые популярные, например — DJI Mavic, то вопросов к качеству и выполняемым им задачам нет. Но это не то. У себя между ног, пролелеть не получится, cделать мертвую петлю или хотя бы бочку не выйдет, лететь со скоростью 120км+, не знаю, может? Думаю нет. Я уже не говорю про дальность и FPV.

В общем, ограничений много и хочется собрать квадрокоптер который будет доставлять вам удовольствие. Возможно вы хотите учавствовать в гонках, снимать более динамические кадры или просто нанюхаться флюса пока припаиваете моторы. В любом случае, чувство полета птицы и веселья гарантированно только со своим, собранным своими руками квадрокоптером.

Как говорится, лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. Предлагаю вашему вниманию ряд видео, разного жанра:

MinChan FPV готовится к гонке (это не ускоренное видео)

Cinematic FPV съемка

Что такое FPV?

First-person view — вид от первого лица.

First Person View (сокр. FPV) — вид от первого лица. Такой аббревиатурой называют одно из направлений радиоуправляемого авиамоделизма. В данном случае осуществляется не только управление авиамоделью по радиоканалу системы радиоуправления, но и приём с модели видео изображения по дополнительному видео-радиоканалу в режиме реального времени. Пилот, управляющий авиамоделью, видит изображение, получаемое с видеокамеры при помощи устройств отображения: мониторов, телевизоров, видео-очков, видео-шлемов.

Разделяют две подгруппы направления: Low Range FPV и Long Range FPV. В первом случае используют стандартный набор для FPV, включающий маломощный передатчик видеосигнала, позволяющий летать в зоне действия стандартного передатчика радиоуправления. Для дальних полетов используют усилители мощности или более мощные передатчики как для управления моделью, так и для передачи с неё видеосигнала.

irmeymrbv7vmc9ksskgrcfpmn9y-7602011

На носу у квадрокоптера камера, которая снимает все происходящее и передает изображение на очки пилота. Вы как будто в воздухе и летаете.

n-zqf7qmtyspqqdwntvn6cesv0g-7128052

Существует множество разных очков и две основных технологии передачи видео. Аналоговая и цифровая технология.

iljsboznpwq26dfkwhqisbdtr84-1056890

Первое видео, в котором пилот тренируется на гоночном квадрокоптере, видно, что такое аналоговая система FPV. Картинка похожа на ту, что мы видели в детстве на аналоговом ТВ. Она может быть с кучей помех, но при этом у нее минимальный латенси (нет лагов), с дальностью картинка постепенно шумит все больше и больше.

Цифровое FPV пока еще сырая технология, но у меня никаких нареканий нет. Из минусов которые могут быть, можно очевидно выделить — лаги или даже фризы (зависания картинки). Но такие системы как DJI FPV, местами даже более пробивные через стены и на расстояние чем аналоговые. Поэтому, все это очень спорно и субъективно по ощущениям. Для гонок принято использовать аналоговые системы, быть может это скоро изменится.

jgy-35ldt4en_jgfqe4jprql9i4-2477506

Более подробно рассмотрим комплектующие для FPV в следующих статьях этого цикла.

С чего начать?

Я в этом деле новичок и наверное часа в воздухе не пробыл. Но у меня есть квадрокоптер и он летает. Я расскажу как лучше начать исходя из своего опыта и того как советуют это сделать буквально все. Где-то может быть я не буду мега технически детальным и правым, но это и не надо. Думаю информация в любом случае актуальней быть не может. Ведь я новичок, который смог и пишу для новичков 🙂

Вы можете начать со сборки квадрокоптера, но я последовал советам и начал с покупки аппаратуры. Причины как минимум две.

Причина номер раз

Так как режим полета ACRO или 3D отличается от режима в котором летают такие потребительские квадрокоптеры как DJI Mavic, следует начать с обучения полету. Сделать это можно в симуляторе. Без этого шага вы гарантированно влетите во что-то или в худшем случае в кого-то. Падений будет много и это больно. Пускай первая сотня аварий произойдет в контролируемых условиях и без затрат на ремонт.

h1tvdqdnoo7fcglm9dbouioqpyw-8108952

Аппаратура подключается как джойстик по USB:

xszxei9obbul85klcqymfhaupb0-9036201

Полет на квадрокоптере сложно описать словами. Несмотря на то, что общая механика управления на первый взгляд простая:

162ljgqm8p8xqjeu6ihzsn9jke-7756168

fwimwy2uxzwxjsbh7ujahxmkabw-3250186

Присутствуют все те же оси, что и у самолета, но полет отличается. Например если вы даете больше газу, то самолет летит быстрей, в ту сторону в которую тычет его нос. Надеюсь вы понимаете, это не супер точное описание, но плюс-минус так и есть. В случае же с квадрокоптером, газ влияет на скорость вращения моторов, но в зависимости от его положения относительно осей, это может означать высоту, скорость с которой вы летите вперед, скорость трюков, торможение. Иногда кажется, что «воздушный дрифт» может отлично описать ощущения. По началу было много слез, банально не понимаешь как повернуть, но со временем привыкаешь. Буквально на 3тий день я смог пролететь трассу в симуляторе. Звучит как куча времени, но я летал не больше часа в день. Местами начал ловить себя на мысли — блин как я это сделал? Мозг каким-то магическим образом привыкает ко всем этим осям и вы даже не задумываетесь как пройти то или иное препятствие. Практика и еще раз практика. Словно вы учитесь ходить.

Причина номер два

После того как вы полетаете на симуляторе, может оказаться, что вам не нравится. Но вы влипли только на аппаратуру и симулятор. По возможности можно продать или вернуть. Квадрокоптеры собираются с очень разными бюджетами, но все равно полный набор всего необходимого, включая такие вещи как зарядка и может быть даже паяльник, складываются в хорошую сумму. Так же от аппаратуры, в некотором роде зависит, то, что вы будете собирать, а точнее какие комплектующие покупать. В этот список входит приемник и long-range системы.

Какую аппаратуру выбрать?

(Taranis Q X7S)

Честно сказать, так как я не эксперт, а аппаратуры очень много, всевозможное обилие разных фишек и различия протоколов передачи данных, могут завести в дикий тупик. Не говоря уже о маркетинговых ходах и конкуренция между производителями. Поэтому я исходил из базовых вещей, которые смог понять, плюс рекомендаций сообщества.

Буквально все, кого я читал и смотрел, рекомендуют Taranis Q X7. Это отличная аппаратура, которая относительно не дорогая и обладает всем, что может понадобиться новичку. А самое главное, она хорошо известна радиолюбителям. Про нее много информации в интернете и вам наверняка кто-то поможет, если будут какие-то проблемы.

Составляющие аппаратуры на которые стоит обратить внимание

Выбор аппаратуры это дело вкуса, может быть вам не нравится Taranis. Поэтому для себя я выделил несколько критериев, которые помогут вам определиться.

Первое это прошивка. Существует open source проект, который называется OpenTX.

t9syyfy3nhu8zhex3plskegurdy-8102897

OpenTX — это своего рода Android для аппаратуры. Проект развивается и пожалуй самый популярный. Так как я новичок, я еще не осознал насколько это мощный инструмент, но знаю, что есть поддержка LUA скриптов, а значит возможности практически безграничны.

(один из экранов OpenTX)

Стоит обратить внимание на переключатели и стики. Количество переключателей — дело сугубо индивидуальное, так как переключателей для квадрокоптера много не нужно. В моем случае я использую всего два. Один для арминга (аля включение двигателей) и включение FPV модуля. Но так как аппаратура может использоваться для управления других моделей, стоит задуматься о покупке «на вырост», вдруг соберете, что-то еще. Самолет например.

Стики, вещь более деликатная. Основное отличие которое может быть, это внутреннее устройство.

ut6uvhwcsvfmzjdo94kooob1re0-8231235

«Простые» стики используют потенциометры для определения положения стика. Более продвинутые стики используют датчики на основе эффекта Холла. Такие стики более точные и плавные в ходе. В случае с Taranis Q X7, стики можно купить отдельно и заменить. Но есть версия Q X7, в которой уже стоят такие стики.

И как по мне самое главное, это возможность установки радио модуля. В каждой аппаратуре есть свой радио модуль, но как правило брендированный и работает только с приемниками того же бренда. Так же такие модуля не отличаются мощностью, а следовательно дальностью. Поэтому обращайте внимание на протоколы с которыми умеет работать аппаратура и возможность вставки своего модуля. Это не означает, что без внешнего радио модуля не обойтись, то, что предоставляет аппаратура вполне, хватает для полетать в поле. Но если вы хотите летать в «космосе», на какой-то заброшенной стройке, или на дальние расстояния, то без этого никуда. Впрочем, многие гонщики ставят внешний модуль, только ради стабильности связи.

(Taranis с TBS Crossfire модулем)

Как держать стики

Это холиварная тема, масштабов пробелы vs табы. Для того, что, бы понять как лучше, стоит пробовать. Так как я провожу не мало времени перед телеком с PS4, я сразу же схватился за стики так:

rmktedcjjyebyou2mwthwvwgopg-6220371

Но со временем понял, что они немного отличаются, ход более жесткий (он кстати настраивается подкручиванием пружинок) и мне гораздо удобней использовать такую хватку:

samsung

Заключение

Надеюсь вы узнали, что-то новое. FPV еще только развивается и самое время попробовать это хобби. В следующих статьях мы детально рассмотрим строение квадрокоптера, где покупать (не в целях рекламы, просто это может быть квестом), где летать и прочие важные вопросы.

Полезные ссылки

Joshua Bardwell — от того как паять, до как летать и настраивать коптер. Много технической инфы. Rotor Riot — канал команды Rotor Riot. Mr Steele — фристаил
Johnny FPV — FPV сьемка

Русскоязычные каналы:
Mustfly — FPV фристайл и гонки, в том числе и на маленьких «комнатных» микро квадрокоптерах. Канал ведет команда FPV энтузиастов из Москвы. Сергей Белаш — настоящие FPV приключения, множество интересных мест в России и мире, природа и заброшки с необычного ракурса. AnikFPV — тесты, обзоры и сравнения различных RC моделей, электроники для них, на русском языке. RCSchoolModels

Продолжение статьи «Введение в моделирование динамики квадро-, гекса- и октокоптеров».

В этой части автор Александр Щекатуров, рассказывает основные принципы создания системы управления и ее моделирования в структурном виде. Всем кто одолел первые части лекций по теории управления в технических система, все будет ясно и понятно (ну почти). Лекции на хабре лежат по ссылкам:

  • Введение в теорию автоматического управления.
  • Математическое описание систем автоматического управления 2.1 — 2.3, 2.3 — 2.8, 2.9 — 2.13

В данной статье мы попробуем применить эти данные на практике. Используя модель, мы разберемся как воздействовать на коптер, что бы он летел в нужную нам сторону.

n4yl3audaheckhrvj0x14ygujio-4103037

4 Управление моделью коптера

Всё что было описано в предыдущей части – это, по сути, формулировка «внутреннего» закона полета коптера – отвечающего на вопрос как именно объект будет менять свои ускорения, скорости и координаты в зависимости от приложенных сил и моментов. мы записали уравнение F(t) = ma(t) (и аналогичное для суммарного момента и углового ускорения) для октокоптера заданной геометрической конструкции. В эти уравнения входят некоторые константы – масса коптера, его моменты инерции по главным осям (составляющие тензора инерции), угол отклонения силы тяги ВМГ от вертикали, длины лучей рамы коптера, и некоторые другие массогабаритные характеристики. Как правило, это константы, за редким исключением. Но т. задача поставлена в общем виде, мы не подставили ещё конкретных чисел, а все эти величины заменили на символы (символьные константы и/или переменные), и теперь требуется их задать числами для работоспособности модели. Для двигателей это будет коэффициент пропорциональности между квадратом угловой скорости и силой тяги, для массы коптера – масса рамы плюс массы всех ВМГ и т.

1 Переменные проекта — сигналы модели

В SimInTech используется плоский неструктурированный список сигналов, и/или структурированная (объектно-ориентированная) база сигналов для задания констант и переменных модели, если в ней есть типовые (повторяющиеся) элементы. В данной модели были и тем и другим способом заведены следующие сигналы (переменные и константы), см. рисунки 13 и 14:

uvzofewiqls00ljseooalqbsss8-6221550

Рисунок 13. Сигналы проекта

4t_cpfvvujnhstvcknetljd9apo-4095221

Рисунок 14. База сигналов проекта

Среди повторяющихся элементов в коптере явно можно выделить ВМГ – они все однотипны и параметризуются одинаковыми (по смыслу) переменными. Также, для регуляторов, которых будет всего 6 (по числу каналов регулирования) – тоже можно выделить однотипные элементы. Если это будут ПИД-регуляторы, то коэффициенты пропорциональности P, I, D будут в наличии у каждого из регуляторов, со своим конкретным значением.

Таким образом, в одном месте в структурированном виде собраны все константы (параметризующие модель) и переменные, используемые для вычислений. В дальнейшем их легко можно забирать отсюда, из базы сигналов, и использовать в других частях модели. При необходимости вносить в модель корректировки констант – это тоже удобно делать когда они все сведены в одном месте модели, а не разбросаны в разных местах.

Рассмотрим немного подробнее параметризацию двигателей (см. рисунок 15). Всего в базе 8 групп сигналов, по 15 сигналов в каждой – то есть 120 переменных и констант, описывающих состояние всех двигателей. Важными и задаваемыми пользователем (разработчиком модели) являются wnom, wmin – номинальная и минимальная частоты вращения. В дальнейшем эти значения используются в модели двигателя, ограничивая «снизу» текущую частоту вращения, и для расчета текущих оборотов ВМГ в единицах измерения. Остальные переменные – расчитываются в модели и зависят от времени. В эту же категорию можно в дальнейшем добавить и коэффициенты пропорциональности между квадратом угловой скорости и силой тяги ВМГ.

2-ymba4oaqqxradyamq5-trdw44-3162048

Рисунок 15. Категория «Двигатели»

2 Оптимальное управление

С точки зрения управления коптер представляет собой не самую простую конструкцию – мы имеем 8 двигателей, которыми можно управлять индивидуально, но практически каждый из них влияет на все 12 из переменных состояния (фазовых координат) коптера. То есть, если мы будем «рулить» одним из двигателей – менять его обороты в большую или меньшую сторону, это будет оказывать воздействие на каждую из координат x, y, z и на каждую из трёх угловых скоростей. Кроме случаев, когда вектор тяги параллелен какой-либо из координатных плоскостей системы B – тогда на 4 из 12 переменных состояния данная сила тяги воздействовать не будет. И, если бы мы делали всё методами классической теории управления, то можно было бы записать 8х12 = 96 передаточных функций между 8 входными воздействиями и 12 выходными (переменными состояния) коптера.

Также, изменение оборотов (частоты вращения) двигателей приводит к нелинейному (а к квадратичному) изменению силы тяги. В проектировании регуляторов коптера это предполагается как аксиома, и она довольно хорошо согласуется с экспериментальными данными.

Задача оптимального управления заключается в том, чтобы перевести коптер из точки А в точку Б с минимальным перерегулированием, по оптимальной (как правило кратчайшей) траектории и за минимальное время. При этом налагаются ограничения на максимальную скорость, ускорения и углы наклона коптера (отклонение от горизонтальности). Проблема заключается в том, что в «прямую» сторону можно довольно несложно посчитать – как воздействует каждый из двигателей (8 переменных – 8 частот вращения) на каждую из 12 переменных состояния. А если учитывать еще и ускорения, то на каждую из 18 переменных. Но в задаче управления требуется наоборот – при заданных начальных и конечных координатах требуется вычислить как именно надо управлять двигателями чтобы коптер перешел из одного состояния в другое.

Если не сильно вдаваться в теоретические дебри теории оптимального управления и нелинейного программирования, такую задачу можно свести и решить методом множителей Лагранжа, а точнее – условиями и методом Каруша-Куна-Такера, где ограничения, накладываемые на переменные, представляют собой неравенства.

Чтобы упростить изложение, приведем краткий ход решения задачи. Для начала запишем матрицу Г размерностью 6х8 – по количеству каналов управления (6) и количеству ВМГ (8), которая будет отображать как именно каждый из двигателей влияет на каждый из каналов управления:

для вычисления момента сил, который создаёт i-ая ВМГ в том же направлении:

Примечание: если у ВМГ будет еще реактивный момент, то у будет еще одно слагаемое.

Легко видеть, что матрица Г показывает зависимость между квадратом угловой скорости i-ой ВМГ и управляющими (силовыми) воздействиями по каждому из каналов управления:. Нам же нужно получить обратное решение – зависимость угловой скорости i-ого двигателя от поданного управляющего воздействия по какому-либо из каналов управления. В общем виде эта задача имеет бесконечное множество решений, однако среди этого бесконечного множества можно выделить по тому или иному критерию или способу оптимальное решение.

x0u59f4j1iwp6khjjteevlstx8-6389094

Рисунок 16. Структура регулятора

, которая вычисляется как:

Она же и является оптимальным решением поставленной задачи с наложенными ограничениями на решение.

На практике, для заданной геометрии коптера и полученных 48 чисел в матрице Г, получаем другие 48 чисел, которые определяют правило управления (микширования) двигателей, при поступлении той или иной команды по какому-либо каналу управления. На рисунке 16 представлена общая схема построения регулятора. Задатчик положения вырабатывает нужные координаты, в которые требуется привести коптер. Они сравниваются по какому-то алгоритму с измеренными координатами и управляющий алгоритм вырабатывает 6 управляющих воздействий, по каждому из каналов управления.

На основе посчитанной псевдообратной матрицы , блок управления двигателями вычисляет текущие заданные значения угловых скоростей для каждого из 8 двигателей, как бы суммируя пришедшие 6 команд по каналам управления и определенным образом микшируя двигатели при этом. Сформированные 8 угловых скоростей отправляются на задатчик оборотов двигателей и осуществляется регулирование и управление коптером (см. рисунок 16).

Управляющие команды по каждому из каналов управления формируются как рассогласование между заданной координатой (углом) и текущей, измеренной координатой. Это в самом простом варианте. В более сложном управляющий алгоритм должен иметь в своём составе алгоритм приоритетности стабилизации положения коптера над алгоритмом перемещения в пространстве. Дело в том, что по каждому из каналов есть запас (располагаемая у ВМГ возможность) управления. И, если (например) мы сделаем приоритетным перемещение по оси х то при большом рассогласовании между текущей координатой x и заданной регулятор будет стремиться наклонить всё больше и больше коптер вокруг оси y, и при определенном наклоне уже не хватит возможностей двигателей обеспечивать стабилизацию коптера и регулирование высоты полёта. Для коптера с конкретными параметрами двигателей, винтов, массы и размеров это всё можно вычислить и наложить нужные ограничения на управляющие воздействия ui(t), а также их приоритет. Но это выходит за рамки данной статьи, где мы делаем модель в общем виде. Просто отметим, что стабилизация положения для коптера – самая важная задача, перемещение – уже вторична, поскольку без стабильного положения переместиться куда-либо целенаправленно будет невозможно.

Выпишем аналитические выражения для элементов первых двух столбцов матрицы Г в случае рассматриваемого октокоптера (без реактивного момента ВМГ и без прецессии!):

Видно, что первая ВМГ (ось силы тяги которой параллельна плоскости yz) не создаёт никакой силы вдоль оси x и никакого момента вокруг оси x (т. пересекает её). Поэтому при управлении по оси x или для создания вращательного момента вокруг оси x первый двигатель «бесполезен». Аналогично будет с 5-ым двигателем, а для 3-его и 7-ого будет такая же картина для оси y (всё справедливо в системе координат В).

0eospraxemhsn7m6gffqyecdqgk-6093590

Аналитические выражения для матрицы будут гораздо более громоздкими и большого смысла не имеют – проще вычислить численно матрицу Г, а потом и искомую. В нашем случае для одного из вариантов октокоптера, она получилась равной:

Смысл матрицы примерно в следующем: она показывает на какое количество надо изменить частоту вращения каждой i-ой ВМГ (из 8), чтобы осуществить единичное управляющее воздействие на объект по тому или иному каналу управления. Например, если мы хотим к коптеру приложить силу 1 Н по каналу управления x (первая колонка), то угловую скорость 1-го двигателя и 5-го менять не надо, а к текущим угловым скоростям других двигателей надо добавить или отнять примерно 13,8 рад/с. Это довольно приличное изменение угловой скорости, и вообще управляемость по каналам x, y появилась здесь как побочное следствие того, что каждая из ВМГ повёрнута вокруг своего луча еще на 3 градуса.

Если бы все ВМГ были расположены вертикально, то первые две колонки матрицы получились бы бесконечными – т. коптер с вертикально расположенными ВМГ по горизонтальным осям не управляется вообще! Управление по этим осям (в инерциальном пространстве) достигается поворотом коптера вокруг осей и перенаправлением суммарного вектора тяги в какую-либо сторону.

Третья колонка – управление по оси z, имеет отрицательные числа т. ось z направлена вниз, а вектора силы тяги ВМГ – вверх. Обратим внимание, что абсолютные значения чисел третьей колонки гораздо меньше, чем первой и второй и все имеют один и тот же знак. Это означает что коптер имеет гораздо лучшую управляемость по вертикальной оси, что очевидно, т. все ВМГ как раз и работают практически в эту сторону (а не влево-вправо-вперёд-назад). Четвёртая колонка и пятая – это управляемость коптера по крену и тангажу, последняя шестая – по курсу. Видно, что по курсу коптер гораздо слабее управляем, чем по крену и тангажу. Но для наших целей, и для целей настоящей обучающей статьи, этого было достаточно. Подбором направлений сил тяги ВМГ (и перевычислением матриц для новой геометрии) можно этот баланс менять.

Обратим также внимание на то, что теоретически – при вычисленном и приведенном здесь количественно микшировании двигателей, достигается только управление по выбранному каналу, без влияния на другие каналы управления. при выбранном расположении ВМГ у октокоптера, в некоторых малых пределах можно изменять направление вектора тяги, без создания поворотных моментов т. не наклоняя сам коптер, и он будет горизонтально лететь и управляться без наклонов. Но только в очень узком диапазоне скоростей и внешних возмущений.

Общая структура регулятора приведена на рисунках 17 и 18.

gpl7b0zlpjvo2n8ixyo9ymqmfgs-2566730

Рисунок 17. Общая схема регулятора

ki1fm8fbkkv1sqtqej3k0bpmtwu-4948308

Рисунок 18. Схема каналов регулятора

В самом простейшем случае — на 6 входов регулятора поступают заданные фазовые координаты, они сравниваются с текущими (измеренными) и в общем случае в соответствии с матрицей

3 Регулятор высоты

Регулятор высоты можно выделить отдельно от других, поскольку он задействует примерно одинаково все двигатели, и даже без матриц Г и понятно: для того чтобы коптер летел вверх, надо увеличивать газ, а чтобы вниз – уменьшать обороты ВМГ. В качестве простейшего регулятора высоты можно взять обычный ПИД-регулятор, который справится с управлением при верно подобранных коэффициентах. На рисунке 19 показан один из вариантов регулятора, с доработкой ограничения вертикальной скорости, если текущая позиция отличается от заданной более чем на 5 метров.

jcnoemjpt4votvqb4vxhqg2cv50-9067456

Рисунок 18. Регулятор высоты, один из вариантов

В чем основная идея регулятора: на вход подается текущая величина рассогласования между заданной высотой и измеренной высотой, подаётся текущая вертикальная скорость и ограничение на вертикальную скорость. Если рассогласование больше 5 метров, то регулятор работает в режиме ограничения скорости и стремится к тому, чтобы вертикальная скорость vz стала равной +OGRV м/с или -OGRV м/с в зависимости от направления полёта. Если рассогласование менее 5 м, то регулятор стремится к нулевой скорости полёта и сведению в ноль рассогласования по высоте.

Выходной сигнал регулятора подается с коэффициентами матрицы (согласно третьей колонке) на каждый из 8 двигателей.

4 Регулятор ориентации коптера

Углы φ крена и θ тангажа являются одними из самых важных для коптера т. отвечают за стабилизацию его положения в пространстве, и должны иметь самый высший приоритет среди других каналов управления. Поскольку коптер симметричен, то регуляторы с точностью до осей симметрии похожи друг на друга.

В стабильном состоянии по каждой из осей и угол наклона должен быть нулевым, угловая скорость должна быть нулевой, и приложенный момент сил тоже должен быть нулевым. Регулятор ориентации должен быть достаточно быстродействующим чтобы успевать парировать внешние возмущающие моменты и не давать коптеру сильно отклоняться от нулевой позиции, т. любой наклон коптера приводит к уменьшению вертикальной составляющей силы тяги и к уводу коптера в соответствующую сторону вбок.

Для сведения к нулю трёх составляющих – угла, скорости и момента – они должны быть входными сигналами в регулятор. Один из вариантов представлен на рисунке 19. Заданное значение равно нулю, и в стабильном состоянии выходной сигнал сумматора будет равен нулю. Если появляется какое-то ненулевой состояние, то выход регулятора будет также отличен от нуля, далее он домножается на вектор, равный 4-ой колонке псевдообратной матрицы , представленной выше и формируется вектор усилий на 8 ВМГ, который должен компенсировать возникший дисбаланс поворота вокруг оси.

cpacawiuh_tigjyzpwny5a6m8xk-3348024

Рисунок 19. Регулятор крена

eh1sfjc6jv8btst8nqbzshi-zui-5597773

Рисунок 20. Коэффициенты блока типа «Размножитель» в регуляторе крена

Аналогично выполнен и регулятор по каналу тангажа (представлен на рисунке 21).

8dlzvr7ukdwyhdc_9uaqfisj55q-5784978

Рисунок 21. Регулятор тангажа

clufil5fkg_iltqyvwpel_pausg-2564385

Рисунок 22. Коэффициенты блока типа «Размножитель» в регуляторе тангажа

Конкретные значения на линиях регулятора, пропорциональных углу, угловой скорости и угловому ускорению (моменту сил) подбираются численным экспериментом для данного коптера (с конкретными массой, моментами инерции по осям, двигателями, размером рамы и т.

5 Регулятор положения коптера в пространстве

Итого, регулятор ориентации коптера и регулятор высоты, работая совместно, обеспечивают «висение» коптера в определённой точке пространства в состоянии динамического равновесия. При этом, у коптера еще остается некоторый запас управляемости, который позволяет ему двигаться целенаправленно вдоль координатных осей. Но данные регуляторы несколько сложнее чем регулятор ориентации.

Во-первых, они работают в системе координат В, а в общем случае коптер вращается в пространстве (по курсу) и направления осей x и y системы В не совпадают с такими же осями в системе I. Поэтому рассогласование его позиции в системе I надо переводить в систему В и дополнительно подготавливать задание на регулятор положения по осям x и y.

Во-вторых, рассогласование в этом регуляторе может быть как небольшим, так и значительным, а обычный ПИД-регулятор, как правило, не может одинаково эффективно работать с малыми и с большими отклонениями, требуется доработка регулятора – например, переключение регулятора положения в режим поддержания постоянной скорости при каких-то условиях.

В-третьих, у классического коптера с винтами, расположенными в одной плоскости и параллельными силами тяги, направленными вверх, практически нет возможности создавать боковую силу тяги – т. по существу, коптер является неуправляемым по осям X и Y. В нашем варианте, когда винты довернуты еще на 3 градуса вокруг своих лучей, у них появляется небольшая сила тяги направленная в стороны, и микшированием двигателей можно создавать боковую силу тяги. Однако, она очень несущественна, почти нулевая – об этом свидетельствуют большие числа в 1 и 2 колонках матрицы — для того, чтобы создать силу тяги величиной 1Н в сторону, нужно изменить частоту вращения двигателей почти на 15 рад/с (квадрат частоты вращения – на 191 (1/с)2). С точки зрения управления, это слишком большая величина. Поэтому коптеры управляются по направлениям X и Y при помощи других каналов управления – поворачиваясь вокруг осей X и Y (об этом напишем дальше).

Но структурно – если делать регулятор по каналам Х и Y типовым образом, регулятор может быть выполнен аналогично регуляторам ориентации – на выходе формируется управляющее воздействие по каналу X (Y) и домножается на вектор – 1 (или 2) колонку матрицы , а полученные 8 сигналов подаются на ВМГ.

Один из вариантов регулятора по каналу X и Y представлены на рисунке 23 и 24.

vkhy_jthk9w_d0zx6b1nkmyvkrq-9363232

Рисунок 23. Регулятор по каналу Х

oevisksr_2-dd_l3hfpuf7kh3k-7620056

Рисунок 24. Регулятор по каналу Y

Регуляторы двухрежимные, при отклонении от заданной позиции более чем на 5 метров, переключаются в режим работы «V» и поддерживают скорость по направлению на уровне REGX_OGRV (или REGY_OGRV) м/с. При этом, интегрирующая ветка регулятора отключается. При переходе в режим позиции, интегрирующая ветка включается в работу с некоторой задержкой – чтобы коптер успел подлететь к заданной точке и не набралась существенная величина на интеграторе за время «подлета».

Но, отметим еще раз – такой подход будет справедлив и оправдан при существенной управляемости коптера по горизонтальным осям, что может быть достигнуто относительно большим наклоном винтов от вертикальной оси.

Приведенные здесь регуляторы, хотя и кажутся сложными на первый взгляд, являются только лишь базовыми версиями, которые позволяют управлять коптерами. Дальнейшая разработка модели может (и должна) привести к более сложным регуляторам и к повышению качества переходных процессов.

В сумме, на выходе всех 6 каналов управления (по курсу регулятор во многом аналогичен регуляторам ориентации и для сокращения материала не приводим его здесь) мы имеем по каналу регулятора высоты некоторую «базовую» желаемую частоту вращения для каждой из 8 ВМГ, и некоторую «добавку», сформированную остальными 5-ю каналами управления. Единственный нюанс – микшированные добавки, т. это не прямая добавка к частоте вращения, а добавка к квадрату частоты вращения, и для того чтобы вычислить добавку именно к частоте вращения, надо еще дополнительно проделать несложные математические вычисления, см. рисунок 25:

hbgqyy8vor5undigvf9wl3o0ng-8676278

Рисунок 25. Суммирование каналов управления

Сложность вычисления в том, что добавка частоты вращения зависит и от нужного квадрата добавки, и от самой базовой частоты вращения – и чтобы вычислить итоговую частоту вращения как сумму базовой и добавки надо предварительно сделать еще ряд вычислений:

где квадраты скоростей – это сигналы, выходы каналов управления.

Таким образом, в зависимости от текущего уровня «базовой» частоты вращения (которая определяется в основном массой коптера и, возможно, груза и получается на выходе из регулятора высоты), определяется нужная «добавка» угловой скорости для каждой из ВМГ, суммируется с базовой частотой вращения и отправляется как задатчик на регулятор двигателя каждой из ВМГ.

6 Регулятор положения коптера в пространстве по каналам крена и тангажа

Опишем кратко подход, который используется для формирования задания по крену и тангажу для того, чтобы коптер летел в заданном направлении. Для простоты, предположим что курс коптера нулевой (угол ψ равен нулю всегда), тогда для того чтобы коптер двигался вдоль оси X, требуется изменить его угол тангажа θ, а для того чтобы он двигался вдоль оси Y, требуется изменить угол крена.

Путем несложных выкладок, можно получить следующие формулы для вычисления угла наклона:

где и – рассогласования заданных значений координат и измеренных в инерциальной системе отсчета, а выражения под арксинусом дополнительно ограничиваются некоторой величиной (полученной исходя из запасов управляемости коптера по крену и тангажу), например, диапазоном.

Если такие величины подать вместо нулевого значения на вход регуляторам крена и тангажа, то регулятор будет дополнительно доворачивать коптер на небольшой угол, для полета вдоль своих осей X и Y. Если учитывать еще и возможность изменения курса, то формулы получатся посложнее, но смысл управления будет тем же самым. Реализация такого управления показана на рисунке 26.

lirbwzbe64bnctaqcguow5kxts0-8238221

Список литературы

Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.

Рассказать про создание виртуального пульта управления в SimInTech?

44%
Да, очень интересно
17

0%
Нет, и так все понятно
0

Проголосовали 18 пользователей. Воздержались 4 пользователя.

Устройство и принципы программирования

Для программирования дрона сегодня не надо разбираться в физике полета и прочих тонкостях, поскольку эти вопросы за вас уже решили разработчики контроллеров и SDK. Тем не менее, тема остается не такой простой. И в этом посте мы хотим рассказать, с какой стороны к ней подступиться.

Фото с омского «Хакатона по применению малых БПЛА»

Под катом — из чего состоит дрон, какие бывают комплекты и как начать с ними работу.

Есть два уровня программирования

Если рассуждать о глубине погружения в тему программирования беспилотных летательных аппаратов, можно выделить два «уровня»:

  • Планирование и закладка в аппарат полетного плана для готового решения, а также последующий контроль его исполнения. Этот уровень позволяет решать множество очень интересных задач, хотя и ограничен возможностями используемой платформы;
  • Создание собственной системы управления — своего рода «системное программирование» в мире БПЛА.

На Хабре любят DIY и тут довольно много рассказов о деталях второго уровня (например вот этот пост), в то время как первый до сих пор охвачен слабо. В основном обсуждают детали программирования в определенном SDK или сравнивают аппараты, что понятно лишь тем, кто в теме. Так что далее будем говорить именно про первый уровень.

5ccf8002800daaef0f91f2633e2fd90e-9889557

Программирование под готовые платформы выводит летательные аппараты далеко за рамки класса «игрушек». Это полноценная разработка, которая просто использует библиотеки и функции автопилота для серийно выпускаемого дрона (или для open source полетного контроллера), так что создатель программы может сосредоточиться на решении своей задачи, будь то аэрофотосъемка или воздушные световые шоу.

Самое важное: программирование позволяет снять с оператора часть задач по управлению в режиме реального времени, что на самом деле упрощает применение БПЛА. Не у каждого любителя фотосъемки найдется время и желание учиться пилотировать дрон в сложных условиях.

Типы БПЛА

Исторически сложилось так, что беспилотники классифицируют по исполнению — самолетному и мультироторному. Мультироторные можно разделить по количеству винтов: монокоптеры, квадрокоптеры, гексакоптеры и т. Такие БПЛА получили широкое распространение, поскольку им не нужны дополнительные устройства для взлета и посадки. Недавно появился третий класс БПЛА — конвертопланы. Но такая конструкция чаще встречается в специализированных разработках.

Можно ли управлять Квадрокоптером с телефона?

Для запуска включите сам коптер, включите пульт, убедитесь, что между ними есть контакт. Далее с помощью стика управления высотой аппарата отправьте технику вертикально вверх. После набора определенной высоты выберите нужный режим полета или вручную задавайте траекторию движения

На каком расстоянии можно управлять Квадрокоптером?

Обычно такие беспилотники летают на 100-150 метров. Цена техники – до 100 долларов. Более дорогие дроны летают на расстояние до 500 метров, оставаясь управляемыми, имея достаточно заряда аккумулятора, чтобы вернуться назад

Оцените статью
RusPilot.com