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倾转式VTOL组装DIY(矢量控制)

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发表于 2017-1-8 23:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
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本帖最后由 kris968658 于 2018-8-1 03:58 编辑

注意:
[1]请不要在地面切到FBWA(手动以外的固定翼模式),这样解锁后再推油门电机会转起来(包括多轴电机),
[2]请不要由多轴模式直接切换到固定翼的手动模式(MANUAL),这样将导致多轴电机立刻停转,如果高度不够会炸机.


相关连结
*[Servo?_FUNCTION 可用编号表]
*[群固件新增参数及说明]
*[矢量推力设置教程]
*[光环 1800(FPV) 矢量Y3(免尾舵)]
*[电调校准方法 & MP高级功能如何打开]
*[混合式RTL设置方法]
*[识别有Bug的飞控]
*[过渡期间姿态不够美观的处理方法]
*[手动校准空速计]
*[相机快门触发设置]
*[盘旋命令不按照预计航线飞行的解决方法]
*[通过热靴记录拍照信息的方法]
*[倾转舵机安装方法]
*[电源模块设置]



倾转式垂直升降定翼机(Tiltrotor VTOL) DIY
  我是采用ArdupilotPlane(固定翼固件),就是我们熟悉的MissionPlanner+Pixhawk,而不是PX4原生固件用QGroundControl那种,也不需自己搞Arduino混控之类的!
安装方法将以多轴的角度来看固定翼,不需俱备固定翼操作经验,只要会多轴的人就可以自己动手组一台VTOL.
先看一下试飞影片,操作方法非常的简单,把飞机当成多轴飞即可.

DIY 步骤
步骤一~二是载机的组装,可能有针对某厂牌或特定载机做说明,我不确定5imx可以贴这些,所以先跳过(有需要我再贴上),所以由步骤三开始.

[].多轴零件的组装
  DIY多轴的人应该是很容易,基本上就是组机架,再把机架埋到固定翼的翅膀内,这边没什么技巧,黏紧即可.
飞控:Pixhawk/Pixhawk2Cube/Pixhack V2V3皆可
电机:1.4(2Kg以下)建议2808500KV(6S),750KV(5S),900KV(4S).
        2(3Kg以下)建议 3508380KV(6S) 4108/4110皆可.
电变:好盈乐天35A(Mini)40A(标准)或铂金30A皆可.
BEC:外挂5A 6V(或高压7.4V),舵机而定.
       :BEC能不能插到Mainout当备用电源,这跟飞控线路有关系,原厂是可以的,如果超过7.4V也没关系(有保护,不会被直接引入),但副厂则不确定,如果没有把握就不要把BECVcc插到mainout.
图片说明:多轴所有零件
vtol_2.jpg

图片说明:多轴H机架及补强碳片,机臂我是用10mm(太细了点,建议15mm比较好)
vtol_1.jpg

图片说明:机翼上挖槽埋入15mm碳方管及补强碳片
20161230_201802.jpg

图片说明:埋入多轴及补强完成
tilt_4.JPG

图片说明:飞控的安装,这个是不好的示范,因为没有置中...
但这台飞机中间很小,装了电池就没空间放飞控,且飞控要常拔记忆卡看log,只好这样了...
20161230_201630.jpg

图片说明:飞控固定(用海棉塞紧...),由于不是装在重心(中间),所以要自己设好偏移量(单位:)
INS_POS1_X=0.18
INS_POS1_Z=0.12
INS_POS2_X=0.18
INS_POS2_Z=0.12
INS_POS3_X=0.18(如果有第3IMU,例如Pixhawk2 CubePixhack V3)
INS_POS3_Z=0.12(如果有第3IMU,例如Pixhawk2 CubePixhack V3)
GPS_POS1_X=0.21
GPS_POS1_Z=0.05
GPS_POS2_X=0.21(如果有装第2GPS)
GPS_POS2_Z=0.05(如果有装第2GPS)
20161230_203707.jpg


[].倾转结构的组装(选择性...也可以用固定式,不必倾转)
  我是买现成的比较快,X搜寻 "双出轴舵机"即可找到.
由于整组的,很容易就可以锁上去,拉力19公斤,180度或270度皆可用.
其实我测试过2808马达+13吋桨在全油门时只要4Kg左右就够,但我找不到4Kg的双轴舵机,所以翼展不建议太小也是这个原因,因为重量摆在那边.

图片说明:两组倾转结构的重量
20161220_233301.jpg

图片说明:原本飞机的电机+电变 可以拆除,所以重量其实一加一减也就相抵了.
20161220_233445.jpg

图片说明:双出轴舵机固定完成(0度,多轴状态是0度)
20161230_144818.jpg

图片说明:双出轴舵机固定完成(90,飞机状态是90)
20161230_144852.jpg

图片说明:后面两颗电机不必倾转(要倾转也行,只是更重了,或许改成拉杆同时前后拉)
20161230_144925.jpg

图片说明:双出轴舵机件(x买来就这样,整组的)
20161230_201035.jpg

倾转结构测试视频


[].基本设置
接线方法:
Main out1(SERVO1):飞机的副翼(AIL)
Main out2(SERVO2):飞机的升降(EVE)
Main out3(SERVO3):飞机的油门(THR),若是倾转式则Mainout3闲置(不使用)
Main out4(SERVO4):飞机的尾舵(RUD)
Main out5(SERVO5):多轴的1号电机(SERVO5_FUNCTION=33)
Main out6(SERVO6):多轴的2号电机(SERVO6_FUNCTION=34)
Main out7(SERVO7):多轴的3号电机(SERVO7_FUNCTION=35)
Main out8(SERVOC8):多轴的4号电机(SERVO8_FUNCTION=36,以下类推...33~401~8号电机)
AUX1(SERVO9):多轴的5号电机,若没有5号电机,则为倾转舵机n(可由SERVOx_FUNCTION指定用途)
AUX2(SERVO10):多轴的6号电机,若没有6号电机,则为倾转舵机n(可由SERVOx_FUNCTION指定用途)
AUX3(SERVO11):多轴的7号电机,若没有7号电机,则为倾转舵机n(可由SERVOx_FUNCTION指定用途)
AUX4(SERVO12):多轴的8号电机,若没有8号电机,则为倾转舵机n(可由SERVOx_FUNCTION指定用途)
AUX5(SERVO13):如果1~8号电机占满了,则为倾转舵机n(可由SERVOx_FUNCTION指定用途)
AUX6(SERVO14):如果1~8号电机占满了,则为倾转舵机n(可由SERVOx_FUNCTION指定用途)
注意:如果有用到SERVO13SERVO14,必须把PWM数量改为6(BRD_PWM_COUNT=6),否则是Relay输出.
其实这些接线都是由参数SERVOx_FUNCTION指定,所以排列方式按自己习惯即可,以下教程则是按照上述排列.

图片说明:开启Mission Planner刷固件页面.
注意:
*刷完固件务必到全部参数页按[重置为预设参数],否则参数内存什么值是不可预期的! 切记!
*只有第一次刷VTOL固件要重置,刷新版(升级)是不必重置的.
setup1.jpg

图片说明:启用VTOL
setup2.png

图片说明:所有Q开头参数为多轴的参数(其实去掉Q就跟我们多轴调参一样了)
setup3.png

图片说明:遥控器校准及确定飞机舵机方向(每台飞机方向可能不同,请自行调整).
注意:在校准遥控器之前请先做好ACC(加速度计)及罗盘校准.ACC校准时可以拔下飞控,直接在平的桌面上做,因为飞机很大(有些重达10Kg5米翼长)是没办法在机上校正的,只要校准好再装上机即可,但装上时要与机翼保持水平,通常FPV专用机都会有飞控座,而那个位置是厂商事先测好的位置,没问题.
飞控开机时也不必刻意把飞机弄成水平,但也不能太跨张(例如没轮子就45度躺着),通电时保持>10秒不乱动机子,直到Pixhawk发出开机完成音乐才可去移动机子.
param2.png


[].关键参数
FLTMODE_CH=5(模式CH)
飞机的模式CH是用CH8,但我们熟悉多轴的人却是CH5,所以把它改成CH5.

THR_MAX=100(飞机的最大油门,预设是75%,除非要限缩,否则把它改为100%)
THR_MIN=0(飞机的最小油门,请改为0%)
Q_M_SPIN_MAX=1(多轴电机,包括倾转的电机,最大转速,0.9=90%,1=100%)
ARMING_RUDDER=2(飞机的解锁与上锁与多轴不同,所以把它改成跟多轴一样的方式)
Q_M_SPIN_ARM=0.15(飞机时的电机怠速,就是解锁后的怠速转动,太快太慢自己调一下)
Q_M_SPIN_MIN=0.2(多轴时的电机怠速,就是解锁后的怠速转动,太快太慢自己调一下)
KFF_RDDRMIX=0.5(副翼混尾舵,0=,值越高则越大)
这允许单手操作飞机,打副翼会转向,而高度及速度都交由Pixhawk去控制(手动/FBWA除外).

Q_FRAME_CLASS=1(多轴机型,新版本的多轴机型,适用Beta2之后的ArduPlane-Vx_tiltrotor_V380_beta_0222.px4)
0        Undefined(错误,未定义...如果新版设成这个,所有Q开头参数会不见)
1        Quad
2        Hexa
3        Octa
4        OctaQuad
5        Y6
7       Tri(有尾舵的Y3 无尾舵的矢量Y3)
10    TAILSITTER(尾座式)

Q_FRAME_TYPE=1(机架种类)
0        十字
1        X Y6A
2        V
3        H
4        V-Tail
5        A-Tail
10        Y6B


Q_TILT_MASK=5(有那些电机要当成飞机动力,就是那几颗电机会倾转的意思)
这个是一个bits型态.
(四轴):4轴前2颗电机会倾转,4轴前面电机编号为13
,则排成二进制:00000101=5,Q_TILT_MASK=5(DIY架构为5)
(四轴):4轴全部电机会倾转,4轴电机编号为1/2/3/4
,则排成二进制:00001111=15,Q_TILT_MASK=15
(Y6A):Y6A4颗电机会倾转,则编号为1/2/3/5
,排成二进制:00010111=23,Q_TILT_MASK=23
(Y3):Y32颗电机会倾转,则编号为1/2
,排成二进制:00000011=3,Q_TILT_MASK=3
Q_TILT_TYPE=2 (启用矢量推力控制)
Q_TILT_YAW_ANGLE=10(矢量倾转最大角度,10=10)
Q_TILT_MAX=60(小于这个角度是多轴,大于这个角度是飞机)
当倾转小于60,此时仍为多轴模式,推油门倾转舵机会小心的往前倾,且前电机随油门而加速,收油门则会倾转会退回来且减速,这个是一个加速阶段,除非空速达到ARSPD_FBW_MIN=9(预设9/,约时速32公里),及辅助速度
Q_ASSIST_SPEED=10,否则不会继续倾转,会一直停在设定的60度等待加速完成,当速度大于失速的速度后就会一次倾到底(按照Q_TILT_RATE的速度倾),当倾到底就变成飞机了,但此时多轴仍然在维持平衡,一直维持到Q_TRANSITION_MS=10000(10)后会关闭剩下(不倾转)的多轴电机.
如果不是手动模式,当飞行中失速(速度低于Q_ASSIST_SPEED=10),则多轴会立即出现来维持平衡(就是不会让飞机真的失速),如果飞行中翻机(姿态大于Q_ASSIST_ANGLE=45),则多轴会立即出现来维持平衡(就是不会让飞机真的翻).

Q_TILT_RATE_DN=15(向下倾为固定翼,倾转舵机的速度)
Q_TILT_RATE_UP=50(回多轴,倾转舵机的速度)
每秒几度,如果设成30则表示3秒倾到底(3*30=90),其实也未必是3,因为还要等待空速建立,除非是有速度的情况下切换,那就是刚好3秒了.
这个速度设定跟飞机配置有关,一般情况20~50都可以,如果转换过程会掉高或突然升高就自己调整一下,这个会跟Q_TILT_MAX有关系,有时Q_TILT_MAX也要同时更改,一个是角度一个是速度,要相配合的,只能自己去试,测试时若发现问题(急掉高或猛升)就立刻切回多轴再重调即可,没事的!

SERVO9_FUNCTION=75(=AUX1,矢量控制-左舵机)
SERVO9_MAX=2000(舵机最大角度pwm,以实际量测为准)
SERVO9_MIN=1000(舵机最小角度pwm,以实际量测为准)
SERVO9_REV=0(0=正向,1为反相)

SERVO10_FUNCTION=76(=AUX2,矢量控制-舵机)
SERVO10_MAX=2000(舵机最大角度pwm,以实际量测为准)
SERVO10_MIN=1000(舵机最小角度pwm,以实际量测为准)
SERVO10_REV=1(0=正向,1为反相)

:以下的限制不包括手动模式,就是手动模式(特技飞行)是不受限制的.
LIM_PITCH_MAX=3000(限制飞机升Pitch的最大角度,为正值)
LIM_PITCH_MIN=-3000(限制飞机降Pitch的最大角度,为负值)
LIM_ROLL_CD=4000(限制飞机左右倾Roll的最大角度,为正值)
以上3个单位为Centi-degrees,例如3000就是30.

Q_ASSIST_ANGLE=45(当飞机倾斜超过这个角度,多轴会自动出现来平衡)
单位为度,45=45.

Q_ANGLE_MAX=3000(限制多轴本身的倾斜角度,是多轴的而不是飞机)
单位为Centi-degrees,例如3000就是30.

ARSPD_FBW_MAX=25(飞机模式最高飞行速度,手动模式不受限)
ARSPD_FBW_MIN=11(飞机模式失速的速度,手动模式不受限)
以上两个单位为米/,例如10约时速36公里左右,自动模式会自动保持在这个范围内.

Q_ASSIST_SPEED=12(当飞机速度低于这个速度,多轴会自动出现来平衡)
单位为 /,例如10约时速36公里左右.

Q_TRANSITION_MS=6000(转换为飞机后,多轴会在几微秒后关闭平衡动力,就是没有倾转的电机会停转的意思)单位为微秒,例如10000ms=10
Q_VFWD_GAIN=0(在多轴QLoiter模式下使用倾转电机来加速或顶强风)
RUDD_DT_GAIN=20(双发差速控制感度,0=,1~100%),值越大则控制力道越大,固定翼所有模式适用.
Q_WVANE_GAIN=0(主动迎风感度) ,矢量的有很好的控制能力,所以主动迎风可关掉(预设是开的,4+1).
TRIM_ARSPD_CM=1600(自动及巡航模式的预设速度),单位为公分/秒,1600公分=16 /秒.













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 楼主| 发表于 2017-1-8 23:07 | 显示全部楼层
本帖最后由 kris968658 于 2017-12-11 23:35 编辑

转换小技巧


Q:转换很慢,一顿一顿的.
A:参数设置不当造成
Q_TILT_MAX=60(倾转的角度)<--通常是这个设太小.
Q_TILT_RATE_DN=15(倾转的速度)
Q_TRAN_PIT_MAX=6(倾转时升降水平允许最大几度,5=5度)
Q_WVANE_GAIN=0 (关闭主动迎的功能,因为矢量机型性能好,不需要这个辅助)
Q_WVANE_MINROLL=2(提高转换期间对侧风的补偿)


Q:怎么转换
A:开关切到FBWA或FBWB的当下就已经是固定翼的飞法了,只要推油门,油门推越大就往前飞越快,这个过程是很安全的,就算把油门收到底也会停在固定的高度不动,推油门就往前加速,直到空速达到就会完全倾到底,并关闭多轴动力.

[].飞行模式
param3.png
如果旧版Mission Planner认不得这些模式,就自己输入FLTMODE*=n(如下)
0        Manual(飞机手动模式)
1        CIRCLE(飞机绕圈模式,没定点,会随风飘那种)
2        STABILIZE(飞机自稳模式,已由FWBA取代,请尽量不要用了)
3        TRAINING(飞机教飞模式)
4        ACRO(飞机ACRO模式,与手动类似,但可以设半手动之类)
5        FBWA(飞机线性飞行模式,与自稳模式类似但更稳定,没有定高)
6        FBWB(飞机线性飞行模式,与自稳模式类似但更稳定,有定高)
7        CRUISE(飞机定速巡航模式)
8        AUTOTUNE(飞机自动调参模式)
10        Auto(飞机自动模式)
11        RTL(飞机自返模式)
12        Loiter(飞机定点模式,定高+定点绕圈)
14        AVOID_ADSB(飞机ADSB侦测模式,要加装ADSB接收器)
15        Guided(飞机导引模式)
17        QSTABILIZE(多轴自稳模式)
18        QHOVER(多轴定高模式)
19        QLOITER(多轴停悬模式)
20        QLAND(多轴自降模式)
21        QRTL(多轴自返模式)
飞机及多轴的转换(倾转)是切换模式后自动转换的,例如由多轴的QSTABILIZE换到FBWA,则会自动倾转变成飞机,若由飞机换到多轴模式则会自动倾转回来.

但有两点要特别注意:
1.由多轴切换到飞机的手动模式(Manual),多轴辅助马达会立刻停转,如果高度不够或不会手动飞飞机的人直接秒炸,这是用于多轴失效救机用,操作者本身要俱备手动飞飞机的经验.
一般是先切换到FBWA没问题后再换到手动模式,不要直接切换到手动模式.

2.由飞机切换回多轴模式,只有QSTABILIZEQHOVER这两个模式会倾转回来,如果直接切换到QLOITER是不会倾转回来的,因为高速定点急煞会把机翼直接分家,是被禁止的.
:新版本(V3.8.2,群固件才行,官方的没有)已经可以固定翼模式直接切多轴的定点模式(QLoiter),会自动滑行减速,直到空速<5(m/s)Q_TRANSITION_MS=5000(预设5000=5)时间到.


V尾或飞翼的设置方法.
注意:混控已取消,已改为新的方式了,请直接看Servo?_Function(77~80),以下为旧版本才用.

  其实飞机任何机型只要想通是由那几个舵连动(混控),它们其实都是通道之间的连动关系而已!这个在Pixhawk内可以很简单的解决,完全不必遥控器去介入这些...

V尾为例:
它不过是升降和方向(通道24)之间的混控.
步骤如下:
1.VTAIL_OUTPUT=1,KFF_RDDRMIX=0.5 (暂将混控设0.5,RC1,2,4_REV暂设正向=1)
2.把飞机抬头(FBWA模式),如果两片V尾摆向不同,则把VTAIL_OUTPUT1直到同向摆.
3.抬头时舵面都向上(抬头时应向下校正才对),表示RC2错了要反向(RC2_REV=-1).
4.向右倾时舵面向右偏(右倾时应向左校正才对),表示RC4错了要反向(RC4_REV=-1).
5.最后再用手动模式确认遥控器CH2CH4的正反向,操作方向颠倒就反向遥控通道.


飞翼也一样道理,只不过是副翼及升降(通道12)的混控而已.
1.ELEVON_OUTPUT=1,ELEVON_MIXING=0,RC1,2_REV暂设正向=1
2.把飞机向右倾(FBWA模式),如果两片副翼摆向同一边,则把ELEVON_OUTPUT1直到摆向不同.
3.把飞机向右倾(FBWA模式),如果左边副翼向下右边向上,表示RC1错了要反向(RC1_REV=-1).
4.把飞机抬头(FBWA模式),如果升降舵面都向上(抬头时应向下校正才对),表示RC2错了要反向(RC2_REV=-1).
5.最后再用手动模式确认遥控器CH1CH2的正反向,操作方向颠倒就反向遥控通道.

:
VTAIL_OUTPUTELEVON_OUTPUT最多只会有4种组合(0=,1~4),4种排列组合一定会有一个是对的,如果搞不清楚还不会设,就随便设,总有一个是对的,因为就那4种而已.

混控比例不够怎么办?
MIXING_GAIN预设是0.5,表示被混的舵最大比例是50%(0=,0.5=50%,1=100%..类推),如果改成1就是两个舵都全行程输出,这个按个人习惯去调整即可.







发表于 2017-1-8 23:43 | 显示全部楼层
楼主太牛逼了!
火钳刘明

发表于 2017-1-9 00:06 | 显示全部楼层
大神,你是我的偶像
发表于 2017-1-9 00:43 | 显示全部楼层
这个太牛了。。。。。。。。。。
发表于 2017-1-9 00:50 | 显示全部楼层
 楼主| 发表于 2017-1-9 01:04 | 显示全部楼层
谢谢楼上几位先进,来这边找找VTOL同好.
现今会飞的相机满天飞,玩着玩着感到一些无聊!
所以改玩VTOL,玩的人是有但技术不公开,不是学术就是厂商,所以在5imx/rctw/rcgroups找同好,一起玩开源!

发表于 2017-1-9 01:40 | 显示全部楼层
这个写的详细,学习了!
来自安卓客户端来自安卓客户端
发表于 2017-1-9 05:50 ——“来自手机” | 显示全部楼层
稍微浏览下,要火啊,很详细的帖子
发表于 2017-1-9 07:50 | 显示全部楼层
厉害啊楼主
发表于 2017-1-9 08:37 | 显示全部楼层
这个安逸,固定翼垂直起降,这个飞控是什么品牌?怎么是繁体加外文?不是国内销售版本啊?
发表于 2017-1-9 08:43 | 显示全部楼层

发表于 2017-1-9 09:42 | 显示全部楼层
我现在才发现楼主发帖了,前排都被抢光了
此帖必火

发表于 2017-1-9 09:51 | 显示全部楼层
火钳刘明
发表于 2017-1-9 10:16 | 显示全部楼层
技术贴必须强势围观
来自苹果客户端来自苹果客户端
发表于 2017-1-9 11:57 | 显示全部楼层
好帖,之前曾经研究过,没有成功
来自苹果客户端来自苹果客户端
发表于 2017-1-9 13:44 | 显示全部楼层
趋势啊~加油
来自苹果客户端来自苹果客户端
发表于 2017-1-9 14:40 | 显示全部楼层
无论是技能还是精神,令人钦佩!
发表于 2017-1-9 17:01 | 显示全部楼层
kris968658 发表于 2017-1-8 23:07
[八].飞行模式 如果旧版Mission Planner认不得这些模式,就自己输入FLTMODE*=n(如下)0        Manual(飞机手 ...

KRIS大神不能是新兵,版主要考虑下。。

 楼主| 发表于 2017-1-9 18:38 | 显示全部楼层
shusheng 发表于 2017-1-9 08:37
这个安逸,固定翼垂直起降,这个飞控是什么品牌?怎么是繁体加外文?不是国内销售版本啊?

这个就是大家熟悉的APM!
只是现在官方不支持APM旧板子,大家都改用Pixhawk,设置方式一样的!
这边很多玩开源的高手,也有足够多的教程,像泡泡老师的教程及多位玩APM固定翼的教程,全部都可用上,我是专注在"转换"VTOL(Q开头参数)这方面的教程.
我是台湾飞友,帖子比较容易转成简体,但图片及视频没转简体(原始图片没了),这个还请见谅!


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