DIY飞控项目

aband · 发表于 2011-6-14 13:33

原帖由 heuyck 于 2011-6-14 11:19 发表
呵呵，又有个想diy的，主要是搜索、分析、总结资料的能力。
国内的论文没技术含量，不过最后面写的引用参考资料找找会发现好东西。国外的资料比较多。
把一些理论、伪代码、源代码综合起来看，就会总结出一些实用的 ...

确实如此

dongfang · 发表于 2011-6-16 17:39

个人建议上好的陀螺仪芯片，至少我现在在用的L3G4200D在掌握了漂移情况后，还是很听话的。

之前看c_nmusic的文章，碰到的许多问题，比如干扰，在这个陀螺上就不存在。

目前，我这边要解决的问题是，怎么让一个3轴陀螺仪自己，不考虑漂移，能基本反应出模型的姿态。单纯的3轴积分是不行的。比如，把陀螺仪一段抬起90度，水平方向旋转90度，维持这个姿势放下90度，再把它放平。最后的3轴积分数据绝对不是0。LZ不妨试一试？

要解决，就得做空间变换，8位AVR的运算能力太差。目前正在学习arm7中。。。

dstdx72 · 发表于 2011-6-16 18:41

原帖由 dongfang 于 2011-6-16 17:39 发表
个人建议上好的陀螺仪芯片，至少我现在在用的L3G4200D在掌握了漂移情况后，还是很听话的。

之前看c_nmusic的文章，碰到的许多问题，比如干扰，在这个陀螺上就不存在。

目前，我这边要解决的问题是，怎么让一个 ...

你的L3G4200D，在静止时做简单积分，不加人姿态微分方程，漂移情况如何？5秒飘多少？
个人觉得，这个陀螺其实虽然稳定，但因为是数字的，反而不太适合做飞控
因为其最高采样率才800次/秒所以后续数据处理余地有限，而且无法采用模拟滤波（数字滤波太消耗CPU，内建滤波器又功能太弱）
“怎么让一个3轴陀螺仪自己，不考虑漂移，能基本反应出模型的姿态”---------姿态计算的微分方程就是做这个的，某轴的旋转角，不仅跟此轴陀螺转角有关，跟其他轴和姿态都有关，所以微分方程里面必须同时考虑三轴联动情况，四元数就是做这个的。当然也不一定就那么死板非得四元数，你自己根据三角函数推导个微分方程也是可以的，刚开始分析的时候是有点难，但如果三角函数和几何学得好最后也是能得出个大概可用的方程的，不想动脑就去翻捷联惯导书，上面都有的，只不过书上讲的计算量特大，对CPU要求很高，arm7是绝对不行的,我采用简化的微分方程用stm32算起来都很恰，富于不多，完全照书上的公式来的话估计够呛，要学新的最好直接上stm32或pic32，最好是dsp如tms320

dstdx72 · 发表于 2011-6-16 18:50

还有个，最近反复分析了下卡尔曼的原理，发现这个在固定翼上用好像不太适合？除非陀螺相当好，可信度很大。固定翼尤其是很重推重比又小的飞机，比如2kg以上天行者，可能存在的持续加速时间长达十几、二十多秒，这个期间加速度计的信息基本上是错误的，这时只能更多相信陀螺，但如果陀螺不好或姿态计算累积误差较大，十多秒就飘了好几度甚至十几度了，就不可用了

陀螺不好的话，互补滤波也不行的，采用廉价陀螺，数据融合也是个大问题，必须研究新的滤波方法

dongfang · 发表于 2011-6-17 07:18

原帖由 dstdx72 于 2011-6-16 18:41 发表

你的L3G4200D，在静止时做简单积分，不加人姿态微分方程，漂移情况如何？5秒飘多少？
个人觉得，这个陀螺其实虽然稳定，但因为是数字的，反而不太适合做飞控
因为其最高采样率才800次/秒所以后续数据处理余地有限 ...

L3G4200D的Z轴在静止时是非常稳定的，一分钟也不超过4～5度，XY轴就比较难看了，温漂没法完全消除。关于加速度计加速时的不可靠性，我觉得引入发动机推力数据，进行修正可能可以。我认为800次已经是很高了，不仅单片机的计算能力有限，而且采样越快，噪声问题也是越严重。
一直在考虑制作一种自我学习的模式，能让飞控能知道每个舵机的控制～反馈的函数关系式。这样飞控装在新的飞机上，先按一个学习路线遥控飞几圈，然后飞控就能适应这架飞机了。

97254159 · 发表于 2011-6-17 07:31

:em26:

aband · 发表于 2011-6-17 20:23

本帖最后由 aband 于 2012-9-20 01:53 编辑

原帖由 dongfang 于 2011-6-16 17:39 发表
个人建议上好的陀螺仪芯片，至少我现在在用的L3G4200D在掌握了漂移情况后，还是很听话的。

之前看c_nmusic的文章，碰到的许多问题，比如干扰，在这个陀螺上就不存在。

目前，我这边要解决的问题是，怎么让一个 ...

RT

[ 本帖最后由 aband 于 2011-6-17 20:37 编辑 ]

aband · 发表于 2011-6-17 20:30

原帖由 dstdx72 于 2011-6-16 18:50 发表
还有个，最近反复分析了下卡尔曼的原理，发现这个在固定翼上用好像不太适合？除非陀螺相当好，可信度很大。固定翼尤其是很重推重比又小的飞机，比如2kg以上天行者，可能存在的持续加速时间长达十几、二十多秒，这个期 ...

卡尔曼做传感器信息融合可以综合各类传感器的优点并获得更高的精度至于你说的长时间加速度的问题跟卡尔曼没啥关系呀它不是处理这个问题的应该在做卡尔曼之前把有害加速度去掉
这几天正在实验一个卡尔曼滤波方案还比较顺利就是计算量实大太大用在普通ARM7上比较勉强不管他先验证算法

[ 本帖最后由 aband 于 2011-6-17 20:38 编辑 ]

aband · 发表于 2011-6-17 20:34

原帖由 dongfang 于 2011-6-17 07:18 发表

L3G4200D的Z轴在静止时是非常稳定的，一分钟也不超过4～5度，XY轴就比较难看了，温漂没法完全消除。关于加速度计加速时的不可靠性，我觉得引入发动机推力数据，进行修正可能可以。我认为800次已经是很高了，不仅单 ...

呵呵这个自我学习很有难度呀控制关系应该是很难显式表达的

aband · 发表于 2011-6-23 01:19

本帖最后由 aband 于 2012-9-20 01:53 编辑

[ 本帖最后由 aband 于 2011-6-23 01:31 编辑 ]

hifiafrica · 发表于 2011-6-23 14:42

我所见过的自驾仪，都是非常依靠GPS的信号的，我最早玩的AP50，就是三个村田陀螺增稳阻尼，就能飞航线，而且还是三角翼。

不要试图去提高你姿态系统的性能，这个估计很难，要试图把GPS的信号引入你的姿态系统，让GPS的航向啊，位置点漂移啊，对你的姿态起到反馈作用。

没有什么飞机能只变化姿态，而不变化航迹的。GPS只要检测到航迹变化，就意味着你的姿态发生变化了。

hifiafrica · 发表于 2011-6-23 14:45

没有什么飞机会有了滚转角，而继续不偏航的前向飞行的。

在廉价的飞控中，GPS是唯一没有积累误差的，只有用好了GPS，才有可能研制出好的飞控。

dstdx72 · 发表于 2011-6-23 18:51

原帖由 hifiafrica 于 2011-6-23 14:45 发表
没有什么飞机会有了滚转角，而继续不偏航的前向飞行的。

在廉价的飞控中，GPS是唯一没有积累误差的，只有用好了GPS，才有可能研制出好的飞控。

理论上讲，可以用GPS从航机上分析是否发生了横滚，但俯仰又该如何去判断呢？靠速度？
不知是否我用的GPS不好的原因，速度显示和真实值有相当大的延迟和误差（接近1S）
而如果平衡仪因某种因素变得不可用，俯仰姿态变化是极快的，零点几秒的变化即可达到十几度，炸鸡是瞬间的事，靠GPS显然来不及，除非是速度很慢很轻那种
靠GPS修正姿态，估计只能在特定的机种上进行，飞控根据载机特点做专门调整
想要做出适用各种机型的恐怕悬哈
依靠廉价陀螺其实是可行的，前提是陀螺漂移不要太离谱
只要陀螺能维持足够长时间，等待加速度消失，就可以用加速度计去修正漂移了
问题的关键在于，用加速度计修陀螺正存在一个矛盾，一方面为了避免加速度影响姿态，修正速率和量越低越好
可是反复运动之后存在的姿态积累误差，又需要加速度计尽可能快地修正它
因此，需要找到对应于陀螺器件和载机的一个平衡点，找到了之后整个系统就非常可靠了
我这段时间就在反复试验，寻找最佳参数，虽然很费时，但估计还是很有效的

aband · 发表于 2011-6-23 20:15

原帖由 hifiafrica 于 2011-6-23 14:42 发表
我所见过的自驾仪，都是非常依靠GPS的信号的，我最早玩的AP50，就是三个村田陀螺增稳阻尼，就能飞航线，而且还是三角翼。

不要试图去提高你姿态系统的性能，这个估计很难，要试图把GPS的信号引入你的姿态系统，让 ...

用GPS那是必须的
我这才开头，得一步一步来现在的目标就是把AHRS做好把低端传感器的能力尽量发挥出来再去进行下一步的工作

aband · 发表于 2011-6-23 20:28

原帖由 dstdx72 于 2011-6-23 18:51 发表

理论上讲，可以用GPS从航机上分析是否发生了横滚，但俯仰又该如何去判断呢？靠速度？
不知是否我用的GPS不好的原因，速度显示和真实值有相当大的延迟和误差（接近1S）
而如果平衡仪因某种因素变得不可用，俯仰姿 ...

获得可靠的轴向速度，利用速度与角速度就可以用来修正有害加速度
另外我觉得整个控制过程中应该有预测姿态的的环节，这样当某些传感器数据暂时不可用时，可以起一定的作用
兄弟有没有用压力传感器？

dstdx72 · 发表于 2011-6-23 20:38

原帖由 aband 于 2011-6-23 20:28 发表

获得可靠的轴向速度，利用速度与角速度就可以用来修正有害加速度
另外我觉得整个控制过程中应该有预测姿态的的环节，这样当某些传感器数据暂时不可用时，可以起一定的作用兄弟有没有用压力传感器？

我用了bmp085气压定高，不过不是用于姿态的，是用于3D航点的
可靠的轴向速度不是那么好获得的，有害加速度的去除不是那么简单的事
因为不单单是要去除加速度，同时还要抑制陀螺漂移，修正姿态计算积累误差
通常满足了这个就无法满足那个
等你做到这个环节的时候就晓得了，这个必须上机试，反复修改参数，直到找到合理值
姿态传感器必须时时刻刻有效，一旦任何一个出了故障，整个系统都将失效，没有传感器的测量作为基础，任何姿态估计都是没意义的，除非搞器件双备份

aband · 发表于 2011-6-23 21:25

原帖由 dstdx72 于 2011-6-23 20:38 发表

我用了bmp085气压定高，不过不是用于姿态的，是用于3D航点的
可靠的轴向速度不是那么好获得的，有害加速度的去除不是那么简单的事
因为不单单是要去除加速度，同时还要抑制陀螺漂移，修正姿态计算积累误差
通 ...

嗯我的意思不是失效，是某个传感器数据短时间不可信
这种情况下姿态估计还是有作用的

aband · 发表于 2011-6-23 21:34

原帖由 dstdx72 于 2011-6-23 20:38 发表

我用了bmp085气压定高，不过不是用于姿态的，是用于3D航点的
可靠的轴向速度不是那么好获得的，有害加速度的去除不是那么简单的事
因为不单单是要去除加速度，同时还要抑制陀螺漂移，修正姿态计算积累误差
通 ...

利用4HZ的GPS，甚至不需要气压传感器，足够用来修正有害加速度了，没有想像的那么复杂
我是弄过的:em15:

dstdx72 · 发表于 2011-6-23 21:50

原帖由 aband 于 2011-6-23 21:34 发表

利用4HZ的GPS，甚至不需要气压传感器，足够用来修正有害加速度了，没有想像的那么复杂
我是弄过的:em15:

怎么弄的？大概讲讲原理撒:em15:

aband · 发表于 2011-6-23 23:52

原帖由 dstdx72 于 2011-6-23 21:50 发表

怎么弄的？大概讲讲原理撒:em15:

大概就是角速度叉乘速度等于加速度，这个加速度就是有害加速度
《理论力学》里有:em15:

[ 本帖最后由 aband 于 2011-6-23 23:55 编辑 ]

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纯粹的靠低价陀螺，你再好的算法也没用。

飞机的航迹变化，可以直接理解为飞机的姿态产生变化了

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