apm飞行操作Word文档格式.docx
- 文档编号:22537835
- 上传时间:2023-02-04
- 格式:DOCX
- 页数:33
- 大小:2.77MB
apm飞行操作Word文档格式.docx
《apm飞行操作Word文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《apm飞行操作Word文档格式.docx(33页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
如果MANUAL_LEVEL设置为零(这是默认的),那么APM将在每次启动时校准加速度计。
在这种情况下,你需要确保飞机尽可能接近水平。
如果MANUAL_LEVEL设置为1,那么它不会在开机校准加速度,而会使用它最后一次校准值。
所以你校准一次,然后把MANUAL_LEVEL设置为1,跳过每次启动时找平面的操作。
在启动时你仍然尽可能保持飞机静止,因为陀螺仪校准仍然是非常重要的。
但飞机是否水平并不重要。
002-调整ArduPlane
根据飞机进行调整
使用默认的PID设置,APM就可以直接飞大多数飞机。
但是要想飞得很好,导航准确,风中也有可靠的性能,你还是需要调整一下自家仪。
调整PID的最简单的方法是用任务规划器中的PID设置界面:
在这个界面你可以加载和保存配置文件。
在这里我们已经提供了一些常用的飞机的配置文件。
但是如果你用的飞机没有在列表中,下面是推荐的调整过程的简要说明:
下面是我们推荐的调整步骤:
1.用手动模式飞行,确保所有部件连接无误。
2.在地面上检查增稳模式。
如果你左右倾斜飞机,你可以看到副翼(或3通机的方向舵)相应转动,以使机器恢复水平。
如果你前后倾斜飞机,你可以看到升降舵相应转动进行修正。
如果你用的是4通飞机,那么方向舵将与副翼同方向反应。
如果不正确的话,改变REVERSE_ROLL,REVERSE_PITCH和REVERSE_RUDDER进行相应调整。
3.以增稳模式飞行,检查在飞机倾斜时,飞控是否真的将飞机恢复到水平飞行状态。
如果飞机前后或左右摇摆,减少P增益(见下文)。
4.以线控模式(A或B)飞行,检查俯仰和侧倾。
飞机应当保持设置的高度。
发射器摇杆位置直接设置倾斜角度。
以水平直线飞行开始,然后将摇杆移到一端,飞机应该侧倾45度,完成这次转弯。
如果不稳定,减小5-1("
#defineSERVO_ROLL_P.006"
);
如果太慢,则增加该值。
在俯仰方向(上和下)重复以上操作。
如果还不太正常,查看设置中的HEAD_MAX,PITCH_MAX和PITCH_MIN。
如果你将操纵杆移到最右边,飞机应该侧倾(并保持)HEAD_MAX角度。
飞机是否如此?
如果确实如此,慢慢增加侧倾舵机P增益。
如果它左右摇晃则减小该增益。
类似的调整俯仰。
调整的目的是让飞机干脆地响应俯仰和侧倾的输入。
一直如此调整,不要担心其他增益,直至你轻弹摇杆并保持,飞机像手动飞行模式一样快速响应。
通常只需要调整P增益,但有些飞机需要I增益来保持倾斜角度。
5.现在,仍然在线操纵模式,放开操纵杆,观察飞机是否保持高度。
如果飞机下降,增加6-5("
#definePITCH_COMP.10"
)。
你应该能够以HEAD_MAX角度倾斜转弯,而不增加也不降低高度。
6.现在尝试返航模式。
飞机应该飞回到你这里。
如果它飞走了,将7-1("
#defineNAV_ROLL_P.6"
)增加25%。
如果它还不回来,增加7-2("
#defineNAV_ROLL_I.0"
反之,如果飞机回来了,但一直摇摆,减少7-1。
如果还不够,增加4-4("
#defineXTRACK_GAIN00"
).
7.最后,值得注意的是如果你大幅度改变巡航速度,你可能需要重新调整增益。
因此如果你在1/3油门测试,但是希望全油门飞行,你可能发现问题又出现了。
最好是在你通常飞行的油门设定下进行测试。
调整导航的特别建议
假设你的飞机稳定良好,但似乎在航点之间或返航时“蛇”行,或者更差劲的顺风飞行,根本不能到达航点。
怎么办呢?
上面的指导应该可以帮助你,但这里有一些特别提示:
1.测试的最好方法是用四航点框。
这个框应该足够大,以便飞机能够显示它的模式,但是也别太大,以便在出问题的时候还能手动控制飞回来。
2.开始时将NAV_ROLLI、D项和偏航矩增益(CrosstrackGain)都设为0,以便一次调整一项。
3.第一个要检查的是SERVO_ROLL_P。
你完成了45度线控(FBW)测试吗?
你飞机导航不好可能的原因是舵机权力(authority)不够,需要调高一些。
唯一能够确定的方法就是FBW测试.
4.如果你已经调好了SERVO_ROLL_P,在四航点航线上检查NAV_ROLL_P。
如果飞机缺少导航权力,增加一点;
如果飞机蛇形,减少一点。
5.上述应该可以让你的飞机不错地跟踪航点。
跟踪航线最后要做的事就是调整偏航矩增益(Crosstrackgain)。
它的作用是把飞机拉回到航点之间的连线上,而不是直接朝下一个航点飞行。
下面的图展示了偏航矩修正的作用:
当增益为0时,飞机按红线飞行。
当增益调高(默认值100),飞机回接近蓝线飞行。
如果飞机跟踪航线时摆动,把XTRACK_GAIN从默认值100减小一点。
飞机越快,这个值应该越小。
要完全忽略航线,仅仅朝下一个航点直线飞行,把该值减小到0,这时剩下的蛇行仅由Nav_Roll和Roll影响。
一个偏航矩调整的交互指南在这里.
关于PID循环的更多知识
PID可以看作是根据“过去,现在,未来”的数据来控制。
比例增益(P)是最简单的控制方式,它是“目前”的偏差。
自动驾驶仪要10度的仰角,但现在只有5度,那么误差就是5:
改变一些升降舵。
(改变量由误差量决定,并根据P进行缩放)。
过去的数据(“I”)考虑到最近发生的误差。
如果比例增益不能驱动控制面消除误差,那么“I”的增益会尝试这样做。
未来(“D”)根据目前误差(不是用水晶球)推断未来一段时期误差。
我们选择控制输入,试图阻止预测(未来)的变化。
运用于飞机控制面,或油门的最终控制是这三个计算的和。
调整P,PI或PID值,可以改善消除预期姿态(仰角,速度,朝向,等等)和实际姿态之间的观测误差的速度,并消除过分的振荡。
幸运的是,默认PID值对直飞、转弯,操作油门和导航还干得不错,因此,如果在除手动外的第一种模式(稳定),你看到疯狂的反应,它可能不是微调P(或I或D)值就能解决得了的。
查看的PID的最好的办法是在模拟器上设置。
在稳定模式下直线水平飞行,然后将飞机机头抬起再释放摇杆。
升降舵的PID设置里的P项将决定升降舵反应的质量和强度。
它可能是强烈但过冲;
或过慢,也许是“永远达不到”。
“I”值可以加快仰角恢复水平的速度。
最后,在“D”项将对控制所固有的延迟做出反应,并进一步提高了反应。
但是,如果“D”太大,仰角上会出现振荡,并越来越大。
这就是为什么不建议在空中挑选随机数调整“D”值。
一点理论知识
(DougWeibel提供)
APM基于级联的PID控制器。
导航控制循环根据飞机当前方向和目标点计算预期的倾斜角度。
导航增益会影响这个角度的计算。
例如,如果我们偏离航线10度,则某个侧倾导航P增益将产生一个5度的侧倾角,而如果将该增益翻倍,那么将产生10度侧倾角。
第二个控制循环控制舵机减小预期的侧倾角和实际的侧倾角之间的误差。
我之所以推荐在线控飞行模式下调整这些增益,是因为在该模式下,你可以通过操纵杆的位置直接输入预期的倾角,而与不受底层的导航控制循环影响。
由于串联控制循环的性质,增益和最终结果之间存在一个数学关系。
但是使用这个串联控制的目的是让它更加直观和易于理解。
先调整正确的舵机增益,使系统能够得到期望的侧倾角和俯仰角,然后再调整导航增益,使系统的导航性能最优化。
以这个顺序调整更简单也更有效。
APMMissionPlanner
APM任务规划器可以用来做大多数APM设置、规划任务,也包括了一个非常好的地面站。
任务规划
说明
你可以输入航点和其他命令(参见下面的完整列表)。
在每行的下拉菜单中,选择需要的命令。
列的标题将自动改变,提示需要的数据。
经度和纬度可以通过在地图上点击来输入。
高度是相对于你的起飞地点的相对值,也就是说,如果你设为100m,它就在你上方100m处飞行。
注意,如果选上了“绝对高度(AbsoluteAlt)”复选框,高度值将使用海拔高度,而不是相对于起飞位置的高度。
如果没选上,ALT就是相对高度。
DefaultAlt是输入新的航点时的默认高度。
如果你选择了"
HoldDefaultALT"
,那么它也是返航模式时的高度;
否则飞机将保持切换到返航模式时的高度。
Verifyheight意味着任务规划器将使用GoogleEarth地理数据,根据每个航点下地面高度调整飞行高度。
因此如果你的航点在山上,选择该选项时,任务规划器将根据山的高度增加飞行高度设置。
这是一个保证不撞山的好办法!
当你完成任务设计后,点击“Write”按钮,它将发送给APM并保存在存储器中。
如果你想确认它是否是你所需要的,点击“Read”按钮。
你可以将任务保存到本地硬盘中。
点击“SaveWPFile”按钮写入,读取文件则点击“LoadWPFile”按钮。
基本航点命令
任务文件看起来有点吓人,但却是自驾仪的一种强大的脚本语言。
(记住地面站很快将为你处理这一切,很快你就不需要看到这些东西了!
你可以加上任意数量的命令,从预定义类型到自定义类型。
下面是一些常用的命令:
∙{NAV_WAYPOINTn/a,高度,纬度,经度}
∙{NAV_TAKEOFF仰角,目标高度}
∙{NAV_LAND_WPn/a,高度,纬度,经度}
注意在上面的截图中,我设计了一个任务,开始时自动起飞至20米高度,然后沿3个100m高的航点飞行,接着是一个设置降落模式的航点。
最后自动降落至0米高度,结束任务。
注:
当你使用跳转指令,请记住,航点的逻辑可以有点混乱。
一个航点命令意味着“开始超这个航点飞”,而不是“等待直至到达该航点”。
因此,举例来说,如果把“跳转到航点1”命令放到航点4和5之间,飞机将永远不会到达航点4。
这是因为一旦开始朝航点4飞去,就会执行下一个命令,也就是跳转指令,该指令将立即执行,而没有达到航点4。
因此,在该实例中,如果你想让飞机到达航点4,你需要把跳转命令放在航点5之后。
请注意,在某些情况下,你将需要在感兴趣的航点后面插入一个“虚拟”的航点,因为如果任务的导航命令运行完了,它就会返回家的位置。
视频指导任务脚本是有助于了解任务的命令层次结构。
搜寻
关于自动起飞和降落,可以参阅这里。
MAVLink命令语法的详细手册在附录中。
提示
∙预取:
你可以缓存地图数据,以便在外场飞行时不需要连接到互联网。
单击“预取”按钮,按住Alt,画一个框,就可以下载选择区域内的地图图像。
∙网格:
这允许你绘制一个区域(用右键),并自动创建航点,覆盖选择的区域。
∙把起始地点设置到当前地点也很容易,只要点击输入起始地点位置上的“起始地点”标签,就会自动将起始地点设为当前坐标。
使用任务规划器地面站
上图是任务规划器的主要地面站视图,并显示了抬头显示器(HUD)。
如果你的APM滑动开关处于飞行模式上(原理遥控针脚),并且已经通过MAVLink连接(通常用Xbee模块,速率57600,但也可以通过USB接口连接),那么屏幕上的仪表和位置将显示APM发送的遥测数据。
一些提示:
∙地图上的当前位置只有在锁定GPS或使用飞行模拟器时才会显示。
∙Autopilot状态中,显示的含义如下:
o"
WPDist"
:
到下一个航点的距离(单位是米)
BearingERR"
:
你的UAV与到下一个航点的直线偏移了多远
AltERR"
你的UAV与目标高度偏移了多远
WP"
下一个到达的航点
Mode"
当前自驾仪模式
∙"
Ardupilot输出"
指自驾仪前四个通道的输出
∙你可以用任务规划器或其他地面站向空中的飞机发送改变模式和其他命令,但要注意,必须在自动驾驶仪控制下他们才能生效。
当你的RC拨动开关在手动位置时,就不在自动驾驶仪控制下,因此命令不会生效。
其他位置(稳定,飞线,自动或任何其他的自动驾驶仪控制模式)下MAVlink命令生效。
∙如果你双击HUD,它将弹出,可以在第二个屏幕上全屏显示。
∙如果你双击速度表,你可以设置需要显示的最大量程。
∙如果你启用了调整复选框,并双击调整,你可以绘制status页上的任意数据的图。
这意味着你可以实时显示高度、姿态和很多其他选项。
∙你可以使用自定义图像代替GoogleMaps。
按control-F,这允许你上传自己的图像。
UsewillrequireGlobalmapper,asthisiscurrentlyoneofthekeystepsinexportingintherequiredformatforuseintheplanner.
指导模式
高级无人迹的一个最常用的特性就是实时的点击式任务控制。
与预先规划的任务或者人工控制飞行不同,操作员在地图上点击,告诉飞机“现在飞到这里”。
现在APM也实现了这个功能。
你可以在地图上右键单击,选择“飞到这里”。
无人机将飞到那里,然后盘旋,直到你给它下一个命令。
我们称这种模式为“指导模式”。
这种模式更多命令将在最近添加,但是功能已经内置好了。
指导模式是一个独立的飞行模式。
如果你进入该模式,将一直保持这个模式,直到你改成其他模式。
所以如果你告诉它“现在飞到这里”,在到达之后会在航点盘旋,直到你告诉它干点别的事情。
这里说的别的事情包括飞到下一个指导的航点(保持在指导模式)或改为其他飞行模式。
如果你改到自动模式,你的任务将从停止的地方继续执行。
配置PID
APM的基本代码设计和默认设置可以很好地控制小型和中型飞机,例如EasyStar、SuperStar和Skywalker。
但如果你的飞机不同,或者使用与众不同的配置,你可能需要调整设定值。
其中多数设定是"
PropotionalIntegralDerivative"
(PID)常数。
PID是指APM和大多数自动驾驶仪使用的一系列控制算法(更多关于PID控制的说明可参见这里).
PID调整有一点类似魔术,这里描述了一些基本窍门。
任务规划器提供了一个修改绝大多数APM的PID设定的图形界面。
修改的方法非常简单(修改你想要的设置,然后单击"
WritePIDs"
按钮保存到APM的EEPROM存储器中),但每个设定的涵义却并不简单。
详细说明请参见此文档。
也许有一天自适应控制器将自动配置这些参数,但可惜现在还无法做到。
也许在APM3.0可以做到!
飞行模式
Ardupilot包含一系列内置飞行模式,并随着开发工作的进行还将增加更多的模式。
Ardupilot即可以是简单的飞行稳定系统,也可以是复杂的自动飞行控制系统。
飞行模式可以通过遥控设置,也可以通过根据events.pde文件中定义的逻辑控制。
为了配置遥控器来控制Ardupilot的飞行模式,使用CLI交互界面。
请注意,由于MAVLink通信协议的局限性,在地面站中可能不能准确地显示模式的名称。
这些模式的显示方式的映射表如下:
APM模式
地面站显示
Manual
"
Manual"
Stabilize
Stabilize"
RTL
RTL"
Auto
Loiter"
Loiter
FBW-A
FBW-A"
FBW-B
FBW-B"
Circle
(显示上一个模式)
Takeoff
Land
模式
手动(MANUAL)
常规遥控,没有稳定功能。
增稳(STABILIZE)
增稳的遥控,放开摇杆则水平飞行。
线操纵A(FLYBYWIRE_A)
飞控将保持控制杆指定的侧倾和俯仰角度。
油门手动控制。
飞机不会侧倾超过配置中设定的极限角度。
易于新手学习飞行。
线操纵B(FLYBYWIRE_A)
需要空速传感器。
飞控将保持控制感指定的侧倾角度。
遥控输入的俯仰值被转换为高度差,飞控将尽力修正匹配该高度。
油门由飞控自动控制。
该模式是测试自动飞控的最佳模式,因为遥控输入被导航控制取代了。
自动(AUTO)
飞机将沿着指定的GPS航点飞行。
在此模式中你也可以人工微调。
返航(RTL)
飞机将返回起飞点并在上空盘旋,直至重新获得人工控制。
游荡(LOITER)
飞机将在当前位置盘旋。
高级模式
起飞(TAKEOFF)
自动起飞只能由飞行控制脚本设置。
油门是人工控制的(它反映了自动飞控中设置的极限值。
如果你设置65%为最大值,那么它不会超过65%)。
当飞机超过一定速度时,它将锁定方向直至达到预定的高度。
降落(LAND)
自动降落只能由飞行控制脚本设置。
油门由自动飞控控制。
在接近30m时,飞机将保值当前方向。
Flare,油门、襟翼、起落架和其他时间可以根据降落地点的距离进行编辑。
数据记录
有两种方法记录APM飞行数据:
使用内建16MB的Flash存储器,并在地面上下载,和/或用地面站记录在飞行中的XBee遥测数据流。
记录遥测数据
各主要地面站都允许你在飞行过程中记录无线MAVLink遥测流。
任务规划器:
当MAVLink连接时遥测数据被自动记录。
文件在你的任务规划器文件夹下的“log”子文件夹里,并给定的数据/时间命名(可以重命名)。
你可以加载和回放任何一个记录,也可以单击KMZ按钮,把记录转换为GoogleEarth可以显示的KMZ文件。
HK地面站:
想要记录任何遥测数据流,按下录制按钮,并给出一个文件名。
你可以载入和重放任何已保存的任务。
板上数据记录
APM板上的16MB数据记录存储器会自动录飞行的数据和APM的性能。
当滑块开关是在CLI模式下,用USBUSB连接APM,你可用任务规划器的Terminal页面的按钮下载这些日志。
他们将被保存在你的日志文件夹中。
如果你单击“重建KML”,会该文件夹下创建一个可以在GoogleEarth上查看的任务。
在每天的飞行前清空存储器里的记录是个好主意。
如果存储器满了,新的纪录会存储内存的头部,覆盖最旧的记录。
下面是板上数据存储器可以记录的数据类型。
你可以在CLILogs菜单下输入{enable[记录名]}}}打开或关闭它们,如下所述:
记录名
默认
功能
ATTITUDE_FAST
禁用
记录基本姿态信息,50Hz(使用更多空间)
ATTITUDE_MED
启用
记录基本姿态信息,10Hz(比LOG_ATTITUDE_FAST需要空间少点)
MOTORS
记录发送给电机的PWM信号
GPS
记录GPS信息,10Hz.
PM
记录IMU性能监视信息,每20秒.
CTUN
记录控制循环调整信息,10Hz。
这个信息对调整舵机控制循环感度有用。
NTUN
记录导航调整信息,10Hz.这个信息对调整导航控制循环感度有用。
MODE
记录飞行模式变化。
RAW
记录原始加速度计和陀螺数据,频率50Hz(使用更多空间)。
CMD
记录执行的新命令。
使用任务规划器读取和分析记录
下载和分析记录文件最方便的方法是使用任务规划器,它可以显示图标数据,生成GoogleEarch使用的KML文件,灵活管理数据。
详细说明请参见这里.
使用CLI读取记录
你也可以用CLI下载记录。
在CLI中输入{{{logs}},并按回车键进入该模式。
可用的命令包括:
dumpn"
显示记录n_。
erase"
清除所有记录。
enablename"
开启记录name_。
输入"
all"
开始记录所有信息。
disablename"
停止记录name_。
停止记录所有信息。
注意如果APM启动时,滑动开关的位置推离板子的边缘,那么记录将从Flash存储器的起始位置开始保存,也就是说会覆盖以前的记录内容。
自动起飞和降落
作为飞行任务的一部分,ArduPilotMega能够自动起飞和降落。
下面说明操作方法:
自动起飞说明
APM起飞的基本思想是将油门开到最大,爬升到预定高度。
要让飞机执行自动起飞,在任务中增加一个NAV_TAKEOFF命令(也许是第一个命令)。
根据安装的传感器不同,达
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- apm 飞行 操作
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)