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标题: AHRS温飘越来越严重 [打印本页]
作者: wgx602    时间: 2011-5-19 21:22
标题: AHRS温飘越来越严重
今天飞X650，刚开始1-2分钟还好，接下来就老是向左飘，而且飘的速度逐渐加大。回来后先校准AHRS然后进行测试，发现横滚的角度在700秒内增加了2.4°，原来是有一点温飘的，最多也就是0.5°，现在居然有2.4°，请X大解释一下AHRS是否老化了，难道寿命就这么短吗？:em17:
作者: den_18    时间: 2011-5-19 22:01
:em15: 温漂，是一个简单又难解决的问题，就像一些基准的仪器，对付温漂就是用更高级的零级和采用恒温技术
作者: xaircraft    时间: 2011-5-20 00:11
AHRS里面的传感器，没猛烈炸鸡过，不会有什么问题的。
如果要测量温飘，应该以一个恒温，然后几组加温的方式，比较测试结果，才准确。

我们使用的MEMS陀螺，你基本上可以忽略温飘。在俄罗斯，零下几十度的冬天都飞的好好的。

AHRS倾斜2度，肉眼根本看不出来....

[ 本帖最后由 xaircraft 于 2011-5-20 00:13 编辑 ]
作者: wgx602    时间: 2011-5-20 10:18
X你们这样的解释我个人认为很不负责任:em09: ，AHRS倾斜2度，肉眼是很难看出来，但倾斜2度飞机就不会漂移吗？我测试了很多次都是这样，并不是偶然现象，AHRS随着温度的增加横滚的角度逐渐加大，但俯仰的角度没有什么变化，刚开始悬停还可以，基本可以放手，但1-2分钟后便开始向左飘，角度越来越大，在控上用很大的杆量才能恢复，我在网上看了一下其他用户也有相同的情况，并不是个案，难道这是正常的吗？那你们产品的误差标准又是怎样的？可以公布一下吗？用户反映出来这样那样的问题你们总是采取避重就轻的态度，归结于设备失控、安装问题、操控失误等，难道你们的产品已经很成熟吗？希望你们本着用户利益至上，以实事求是的态度给我们一个合理的解释。
作者: xaircraft    时间: 2011-5-20 10:41
原帖由 wgx602 于 2011-5-20 10:18 发表
X你们这样的解释我个人认为很不负责任:em09: ，AHRS倾斜2度，肉眼是很难看出来，但倾斜2度飞机就不会漂移吗？我测试了很多次都是这样，并不是偶然现象，AHRS随着温度的增加横滚的角度逐渐加大，但俯仰的角度没有什么 ...


您误解我的意思了，我的意思是说2度的偏差可能是因为位置摆放引入的。因为肉眼没办法分辨是否有2度角度的倾斜。

在没有温箱测试环境下，更加准确的测试应该是对比式的。MEMS陀螺的一致性是很好的。

如果是1-2分钟后慢慢倾斜，这个常见问题一般都是机架震动过大引起，看看螺旋桨是否有缺口、电机轴是否有弯曲，或者安装方式是否得当。
下面的链接可以帮助您：
http://bbs.5imx.com/bbs/viewthread.php?tid=487998

[ 本帖最后由 xaircraft 于 2011-5-20 10:46 编辑 ]
作者: abin    时间: 2011-5-20 11:19
楼主，你反馈的情况，应该不是温飘引起的。
先检查下机架和AHRS固定吧，如电机轴是否弯曲等。
作者: wgx602    时间: 2011-5-20 12:05
我再补充一下，我测试时是将飞机放在相对水平的平台上，将气泡水平仪放在AHRS上进行校正（校正后横滚角度开始是0度，几分钟后增加2度以上），所以不存在：1.摆放的问题，2.AHRS肯定没有松动，3测试时是在静止的状态下，与电机轴弯曲没有关系，3.横滚变化2度以上是通过示波器监测的，不是肉眼。
那你说不是温飘，这种现象又是什么呢？
作者: wgx602    时间: 2011-5-20 12:41
刚才又测试了一次，横滚起始角度是1.5度，800秒后达到4.4度，漂移了2.9度。此时要恢复到原来的1.5度需要在一边的脚架下垫高17mm，这时飞机已经很倾斜了，如果这样用肉眼都看不出来，那就是眼睛的问题了:em15: 。
作者: fujianshu    时间: 2011-5-20 13:14
围观ing
作者: abin    时间: 2011-5-20 13:14
在之前你发的帖子里，我已经回复过一次了呀，请查看22楼
http://bbs.5imx.com/bbs/viewthread.php?tid=487614
作者: wgx602    时间: 2011-5-20 13:29
我还是搞不懂，像我的这个AHRS在10分钟内横滚角度漂移了约3度算是正常的吗？如果是这样我无话可说了。
作者: abin    时间: 2011-5-20 13:39
原帖由 wgx602 于 2011-5-20 13:29 发表
我还是搞不懂，像我的这个AHRS在10分钟内横滚角度漂移了约3度算是正常的吗？如果是这样我无话可说了。


请问，怎么加热的？加热到多少度？
作者: wgx602    时间: 2011-5-20 13:48
没有加热，自然升温。起始温度27度，月10分钟后33度左右。
作者: abin    时间: 2011-5-20 13:56
原帖由 wgx602 于 2011-5-20 13:48 发表
没有加热，自然升温。起始温度27度，月10分钟后33度左右。


我明白了。
你说的那个不是温漂。搞了半天还以为你用热风枪加热的。

有个办法：
你把AHRS设置中的 俯仰和横滚的 P值调大（1.31固件下，AHRS这个值应该是0.4）你调整为1或者更大一些。再看看结果
作者: wgx602    时间: 2011-5-20 13:57
还有将飞机放在一个固定的地方，校准AHRS后不动飞机，然后对AHRS进行测试，每次测试时横滚的起始角度都不一样，有时是-1点几度，有时是+1点几度，这又如何解释呢？
作者: wgx602    时间: 2011-5-20 14:01
老大呀，将P值调大，比如到2时，情况有很大的好转，但这时飞机飞不起来，一加大油门飞机就翻到。
作者: wgx602    时间: 2011-5-20 14:07
还有我的AHRS默认的P值是0.4，I值是0.0001，这时正确的吗？这个I值与你刚才给我的0.01相差很大耶。
作者: abin    时间: 2011-5-20 14:26
原帖由 wgx602 于 2011-5-20 14:01 发表
老大呀，将P值调大，比如到2时，情况有很大的好转，但这时飞机飞不起来，一加大油门飞机就翻到。


这个P值的意思是，陀螺和加速度计融合的比例关系。

你所说的所谓“漂移”，其实是陀螺积分的误差（发散），这个误差需要通过加速度融合才能消除（这是X650或者X450能够悬停模式自动平衡的关键，kk等飞控没有加速度计，只能在类似X650或X450的航线模式下飞行）。

陀螺积分对震动是不敏感的（积分对震动不敏感，不知道能否理解这个），但积分会发散（一旦有误差引入会一直被累积起来，慢慢的就越来越大了），要消除这个误差，就需要用另外的数据来消除，这个数据就是加速度，这也是惯导的基本原理。

但是加速度计对震动敏感。我们一直在强调请检查机架的震动就是这个原因，任何有带自动平衡的飞控系统，都需要考虑减震问题。
因为：
当需要用加速度的数据来校准（一般专业点的用融合这个词）陀螺积分的误差时，如果加速度计受到很大的震动，这样校准出来的数据就会很不准确，机器自然就不能平衡了。

而这个P值，就是在调整陀螺和加速度计之间的一个融合的比例关系。如果机架震动很大，或者在空中做剧烈运动（此时加速度计的值不能准确的反馈出机器倾斜的角度，如果这个数据用来校准陀螺的积分误差，机器肯定就会出问题的，算法就需要保证这样的情况不会发。AHRS自身能够知道是不是在距离运动，但是不能判断这个运动是否来自飞行还是来自机架的大量震动。在剧烈运动的时候，算法会自动减少该值参与陀螺积分的误差融合工作，从而提高计算角度的精确性）P值越大，受到干扰的信号就越强。所以就不能飞行了。事实上，在能够抑制住积分误差的情况下，P值应该是越小越好。你可以适当的调大一点点P值 ，比从0.4 到0.5或0.6.如果你飞行还不是非常暴力，基本上感觉不出差别。


我们之前发布过一些飞控的测试视频，其实就是在从实际效果中展示融合算法的优越性，这也是飞控越秀的关键：


[ 本帖最后由 abin 于 2011-5-20 14:29 编辑 ]
作者: wgx602    时间: 2011-5-20 14:56
我感觉还是因温度变化引起的，因为：
1.当温度从27度上升到33度（AHRS工作的最大升温）的过程中，角度也在不停的增大（2-3度）。
2.当AHRS的温度在33度时开始测试，AHRS的温度不再增大，这时角度也基本没有什么变化，最多也就是0.1-0.2度左右，时间再长也是一样。
作者: abin    时间: 2011-5-20 14:59
原帖由 wgx602 于 2011-5-20 14:56 发表
我感觉还是因温度变化引起的，因为：
1.当温度从27度上升到33度（AHRS工作的最大升温）的过程中，角度也在不停的增大（2-3度）。
2.当AHRS的温度在33度时开始测试，AHRS的温度不再增大，这时角度也基本没有什么变化 ...


看来，还是没能理解呀.......

陀螺启动积分出误差来，这个时候加速度参会修正。2个数据之间在误差越小的时候，修正的越慢（把P值调大，修正的快了）。

陀螺相关的温度漂，已经在你上一个帖子详细说了（22楼）。

做硬件和软件开发的，要的是准确的数据 ，不是感觉呀。
陀螺等芯片的数据，厂商提供的datasheet是非常严谨而且是唯一可以信赖的数据，你不可以不信任它，因为那是整个算法的基石呀。

[ 本帖最后由 abin 于 2011-5-20 15:01 编辑 ]
作者: xmnjsl    时间: 2011-5-20 15:12
我还以为是漂移24度呢，吓一跳。2.4度，没什么问题的。据我经验，它也不一定就固定在2.4度了，可能会不断上下变化。实际飞行中，你能悬停1-2分钟不动，已经很好了啊。没有gps的情况下，即使是悬停，也不可能撒开摇杆，所以，2.4度不算什么。如果是24度，就要修了。
每次通电后，数值都不太一样，我也一样，但一般就是在水平位置，算是可接受的范围了，对飞行影响不大。

[ 本帖最后由 xmnjsl 于 2011-5-20 15:16 编辑 ]
作者: wgx602    时间: 2011-5-20 15:25
LS的你可能没看清楚，不是1-2分钟不动，是1-2分钟不乱动（基本用很小的杆量就可以修正，然后可以松杆一下），接下来就是老向左飘，要用一定的杆量才能使飞机停住，不能松杆，一松杆飞机又跑了。2.4度不算什么吗？你试试看把飞机倾斜2.4度，飞机就变成兔子了:em15: 。
作者: 桂冠vivi    时间: 2011-5-20 15:28
我这几天都是烈日下飞行 每次2块电池25分钟 根本没有任何温飘影响，最后都是稳稳悬停然后降落
作者: wgx602    时间: 2011-5-20 15:38
abin你的理论我还是看得懂的，可能是你没能理解我的意思。
我是说AHRS没有温度的变化，角度就不会有变化。在这里与震动没有关系吧。
我的AHRS有角度的变化是事实，怎么是感觉呢？
陀螺芯片厂商提供的只是数据，能代表合格者吗？能保证每一个芯片都没有问题吗？这是两码事呀。
还有陀螺漂移校正默认参数i值到底是多少呀？我的是0.0001。
作者: abin    时间: 2011-5-20 15:41
原帖由 wgx602 于 2011-5-20 15:38 发表
abin你的理论我还是看得懂的，可能是你没能理解我的意思。
我是说AHRS没有温度的变化，角度就不会有变化。在这里与震动没有关系吧。
我的AHRS有角度的变化是事实，怎么是感觉呢？
陀螺芯片厂商提供的只是数据，能 ...


我外出测飞，晚上回来再答复你。 :)
作者: abin    时间: 2011-5-21 00:49
看到你对X的情节帖子，倍受感动，所以这次回复详细点，也用于回报对我们的支持：

首先是关于温飘定性的问题，当你把AHRS角度的飘动看成是温飘的时候，那么它永远是温飘。

AHRS一定存在温飘，只是这个温飘是否会影响到飞行，从机械式陀螺（我们X600D，MK1.1-1.3版本，以及现在KK使用的陀螺都是这类，具有比较大的温飘，但是算法控制得当，飞行也是没问题的），再到我们当前X650使用的MEMS陀螺，具有极小的温飘，几乎可以忽略。这些的数据来源不只是我们测试，还有陀螺制造商给出的datasheet。都能清晰的知道陀螺的温度漂移细节。我这里就不重复了，因为在你发的第一关于温飘的帖子的22楼，我已经详细说了一些。如果有疑问的地方，咱们再深入沟通。

在打字的瞬间，我突然发现，我就像个老师一样，不停的在教学............ 跑题...回到话题来。

在理解这个角度的变化前，你首先要明白为什么会变化，除了温度变化会引起这个角度变化，还有其他什么会引起变化：
关于温度的变化，会引起角度的变化 ，我就不说了，因为你已经懂了。
我重点说其他引起变化的可能。

每个陀螺系统除了温飘这个基本参数外，还有如果输出噪音 ，输出线性度等等参数。陀螺输出的是角速度。要得到角度就必须对角速度做积分，这个积分是离散积分。因此至少会有3个误差被引入：
1：陀螺本身的输出噪音
2：陀螺输出的线性度
3：离散积分的误差

对于我们采用的陀螺，大约每3mv输出就代表1度/秒。如果持续输出1秒的3mv，就可以被认为旋转了1度。有了这个概念后，就好理解陀螺的误差了。
当陀螺输出有噪音的时候，随着时间的变化，积分的角度一定会越来越不准。同理，陀螺的线性也会引起，还有就是离散积分本身也会引入一些误差。
因此，陀螺的积分，在控制系统短周期，比如500毫秒内，可以有不错的精度，比如500毫秒偏差0.5度（这个性能主要取决于陀螺的性能），但是长周期来说，陀螺的积分出来的角度就会越来越不准，我们当前的陀螺积分大约是1分钟6度的误差，我们早期x600d的陀螺，大约是1分钟20度-30度的漂移（请不要惊讶，mk早期也是采用这个陀螺飞行一样稳定，kk也是采用这个陀螺，也飞行的平稳,就是当前原装mk 2.0的板子，一分钟也有十几度的漂移）。

越好的陀螺，这个稳定性越好，军品光纤陀螺，可以达到1小时0.几的漂移，甚至更好。可以用于航海和空间制导等.....

单纯依靠陀螺长时间计算出准确的角度来是个问题。因此有了捷联惯导，简单的说就是找一个参考量，时不时的修正一下这个陀螺的积分，让他把误差剔除掉。
我们把这个修正的过程叫做融合。这个参考量就是加速度计。

介绍到这里，有必要说明下什么是加速度计：
加速度计就是能够测量出运动加速度的传感器，不仅仅如此，他还能测量出重力加速度。当加速度计在静止的时候，就会输出一个重力加速度。当传感器倾斜时，即可通过三角函数解算出倾斜角度（很多手机都有这个传感器，你可以用他来开赛车游戏等）。请注意。加速度计只有在静止的时候才能测算出准确的倾斜角度。当在运动的时候，角度就会不准确。因为运动的时候，加速度计不只是受到重量加速度，还有运动的加速度。

刚才说到了陀螺积分在短周期内是靠谱的，在长周期内是不靠谱的。而加速度计在静止的时候是靠谱的 ，在运动的时候是不靠谱的。
我们可以把多旋翼看成是一个不断悬停的飞行器（悬停时可以通过滤波实现加速度的相对准确的角度计算），因此在长周期来说 ，我们可以通过加速度计的滤波来计算出准确的角度。

如果阅读到这里，你可以这样理解：陀螺在短周期内的数据是靠谱的，长时间的是不靠谱的，而加速度计在短时间内是不靠谱的（因为震动和运动会极大的影响到加速度的计算），在长时间来看，只要悬停了，就是靠谱的。

好，算法来了....
什么卡尔曼啦，什么互补滤波器啦，什么... 反正很多很多。这些算法，都在于如何更加优秀的解决在各种飞行条件下，陀螺和角速度互补，得到准确角度的问题。
关于滤波器算法的介绍，此处省略10万字....

不管怎么说，反正AHRS里面有个算法，来让这两个传感器的数据融合起来，得到准确的角度。

有了准确的角度，还需要把这个角度根据载机坐标系和地面坐标系做一些变换，然后适应飞机在飞行时，轴的耦合。

好，算法再次来了...
什么四元数啦，什么欧拉角啦，什么方向角啦...反正也很多很多。这个算法决定了你做飞行动作的时候会不会憋手，比如8字航线什么的。
关于轴耦合的算法介绍，再次省略10万字...


说了这么多，如果能理解过来，现在可以解释几个问题了：
1：为什么AHRS怕震动，因为如果震动太大，AHRS就会认为飞机一直在运动，而没有悬停，这个时候陀螺积分的漂移就没办法修正，所以就往一边飞去咯...... 一部分玩家说的不可控（失控）就是由于这个问题导致的。
2：为什么AHRS启动的时候会慢慢飘一点，然后稳定下来。其实当AHRS一上电的时候，马上就会开始计算角度，这个时候加速度计也会开始输出角度，时间一长陀螺的误差就出来了，随着误差越来越大，加速度计输出的角度修正这个误差的速度越来越快。直到2者达成一种平衡，即修正的速度和陀螺积分漂移的速度一致。这样就不飘了。假设达到平衡时的角度是3度。其实设置AHRS里面的一个P值来调整这两者的平衡值。P值越大，加速度计参与的越快越多，可能漂移还没有1度，就达到平衡了。wgx602，你所说的“温飘”就是这个引起的。


关于“陀螺芯片厂商提供的只是数据，能代表合格者吗？能保证每一个芯片都没有问题吗？”这句，其实我可以说是肯定的。
你唯一能信赖的，也是必须信赖的。对于半导体芯片，这些大的芯片提供商是非常靠谱的，况且我们的陀螺还是工业级指标的。所以不可以不信任。

[ 本帖最后由 abin 于 2011-5-21 01:06 编辑 ]
作者: 40138    时间: 2011-5-21 08:53
标题: abin你好！
最简单的办法！让他把模块寄回厂，你们帮他检查一下不就清楚了！
作者: vv.vv    时间: 2011-5-21 19:57
:em20: :em20:
作者: auuuux2011    时间: 2011-5-23 10:49
看了abin 对角速度和加速度融合解算姿态的解释， 真是深入浅出， abin  真的很有当老师的潜质啊
作者: redstrong    时间: 2011-5-23 14:06
lz的温漂，如果x650选的芯片不是数字输出的，很大的可能就是ad转换过程中产生的。
作者: bdkonly    时间: 2011-5-23 22:37
标题: 哎，没意思
我就想问楼主个问题：
楼主是不是这样测试的，给AHRS上电，此时温度是27°，然后工作一会，AHRS温度上升到了33°，在这个过程中AHRS输出角度变化了2.4°？然后AHRS温度一直维持在33°左右，AHRS的输出角度也不再变化了？
作者: wgx602    时间: 2011-5-24 00:05
原帖由 bdkonly 于 2011-5-23 22:37 发表
我就想问楼主个问题：
楼主是不是这样测试的，给AHRS上电，此时温度是27°，然后工作一会，AHRS温度上升到了33°，在这个过程中AHRS输出角度变化了2.4°？然后AHRS温度一直维持在33°左右，AHRS的输出角度也不再变化 ...

是的，如何解释？
作者: bdkonly    时间: 2011-5-24 13:19
标题: 是这样的话，那应该可以这么分析
我认为问题的关键在于时间，而不在于温度。楼主你注意到的只是一个温度的变化，从27°到33°。实际上你可以测试从上电到陀螺仪输出角度误差2.4°这个过程所需的时间（我们先假设是3分钟），我估计不管在什么温度条件下，只要开机时间达到了“3分钟”，那么陀螺的输出误差都会是是2.4°左右。
如果楼主实测的结果就如我上面所说，那么问题的关键就在于算法中对陀螺角速度积分的处理了，简单点讲，角度=时间X角速度，这就要看算法中这个时间是怎么处理的了，不同的处理方法会导致不同的累积误差。
下面我举个例子，希望楼主能理解。陀螺仪都存在随机游走这个指标，简单的说就是每秒随机偏差多少度，我们现在假设这个随机游走的波形是个周期为6分钟的正弦波，然后AD对陀螺仪的输出进行采样，在正弦波的前半个周期（就是3分钟）内，AHRS的输出误差就是3分钟内的累积采样误差，共计2.4°。
当然，我举的例子是最简单的例子，实际上算法里会对各种游走值做处理，但是处理效果就不知道如何了。
另外，X650上对加速度值的处理也是很关键的，从很多模友反应的情况来看，X650存在“当四轴震动较大时，AHRS不能准确判断姿态”的问题，这也许是软件中对加速度计输出值的处理不够得当吧……以前我们做过类似的测试，把加速度计MMA7260直接用热熔胶固定在XXD2212（1000KV）的底座上（配1045的桨）。然后整个底座用手按在桌子上。当电机加速时，整个座子震动非常大（安装时桨叶没有对正），手按着都觉得麻。然后上位机上得出的姿态也是剧烈震动，根本无法判断整体的姿态，后来在软件中加了许多的处理后才把问题解决，能比较准确的反应整体姿态，但是代价就是存在一定的响应延时。所以这里也不知道X650是怎么处理加速度值的。
以上纯粹的个人看法，仅仅针对技术层面而言。
小生不才，让各位见笑了……

[ 本帖最后由 bdkonly 于 2011-5-24 13:30 编辑 ]
作者: 自旋翻LI    时间: 2011-5-24 17:28
:em26:



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