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深度解析VBar neo及Microbeast plus的几个关键参数,及两者对比

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发表于 2022-5-27 09:55 | 显示全部楼层 |阅读模式
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本帖最后由 liu123 于 2022-5-27 18:43 编辑

论坛看到过几次VBar neo的说明书翻译了,Mikado对某些参数的描述很抽象,用上了诸如灵活、机械等形容词,而这些翻译往往也是一股脑的译过来,并没有结合原理解读,导致大家英文说明看的一头雾水,中文说明还是一头雾水。当然很多人本身也玩的不是特别深入,无法解读参数也是可以理解。本贴旨在通过结合算法原理和实际飞行表现,把一些抽象的模糊的描述变具体,并对比两款热门无副翼系统,给大家提供一些较有价值的参考。
注:本贴不提供关于初始设置的说明,那部分已经有很多的相关资料,本帖主要讨论飞行动态的调整。部分较为简单的参数同时也不再做说明。

目录
预备知识
VBar NEO
Microbeast PLUS
对比
结论

预备知识,这一部分看不懂也没事,不影响后面的理解。
首先介绍下无副翼直升机的数学模型,带副翼的希拉-贝尔旋翼头后面也会介绍。(希望大家不要看到数学就头大)
无副翼旋翼头是由之前的有副翼旋翼头拆了平衡杆而来的。没有副翼后其实也能飞,这个时候机身动态近似一阶阻尼系统。
举个例子,一个电阻和电容串联,这个系统的两端的电压就是控制输入(摇杆输入),电容两端的电压就是机身动态(滚转速度)。给一个特定的输入比如1v,电容两端的电压一开始会快速上升,快到1v时上升速度会越来越慢,这个上升速度成指数衰减。但对于直升机来说,这个系统里的‘电阻’比较小,上升速度并不会太慢。
1.jpg
随便搭了一个数学模型来做说明,途中数值仅为示意值,假设给了斜盘一个固定的输入,会让滚转速度到1。实际可能0.2s之后就接近目标滚转速度了。
拿掉了平衡杆之后,有一个很大的问题就是没有增稳了,十字盘如果没调平,哪怕差一点点,机身也会较快地滚转,同时飞机也容易受外界扰动。所以就要加一个陀螺反馈控制,控制器大家一般都用PID。
2.jpg
有了反馈控制,也就是平衡杆之后,机身对输入的反应还是不够快,这个时候再加一个前馈,把一部分摇杆输入直接送给输出。
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稍有超调但是反应快了很多,这差不多就是一般控制器的基本形态。注意陀螺反馈有个增益P,PID控制器另有三个参数可调(这就是为什么vbar调参,基础参数有个p增益,专家参数里还有pid增益)。
卡尔曼滤波器
这个玩意稍复杂我就只挑相关的那部分特性来讲了。该滤波器可以实时估测噪音的概率分布,并不断更新,得到系统状态的最优估计。说人话就是:能测噪音,凭此滤波得到的结果特别准。
希拉-贝尔旋翼头
8.jpg
9.jpg

早期的直升机配备的都是希拉-贝尔旋翼头,两张图显示的是两种不同的结构,但他们的原理是完全一样的。注意途中红杠标识的那个臂,那叫混控臂,它一头接着十字盘,一头接着平衡杆,中间连着桨夹。平衡杆是用来增稳的,机身发生异常扭动时,平衡杆因惯性会维持原来的状态,并通过混控臂,传递一些循环螺距给主旋翼,帮助机身回正,这一部分相当于之前数学原理里说的陀螺反馈和PID控制器单元。混控臂另一头连着十字盘,会把一部分斜盘的循环螺距输入直接送给主桨,拖动机身滚动,这部分就相当于数学原理里说的前馈。前馈和增稳的比例则是通过混控臂的左右臂长来决定。
后行桨叶失速Retreating blade stall
rbs.jpg
直升机高速前进时,一侧的桨从后向前挥舞,这部分桨相对气流的速度很大,另一侧的桨从前向后挥舞,这部分桨相对气流的速度非常小,有时会发生失速(stall),导致没有升力。而由于陀螺进动,丢失的升力滞后90传给机身,导致机尾没有升力,直升机猛烈抬头。

下面开始说陀螺仪的参数
4.jpg
首先是Vbar NEO
Style风格:据官方的描述,这个参数调高了,飞机会变得机械,调低了会变得灵活,很多人特别是新手看了绝对一脸懵,机械是何种机械?灵活又是什么感觉?其实这个参数设定的是最大滚转加速度。例如副翼或者升降一下打到底,风格低的话,飞机可能需0.2s加速到设定的最大滚转速度,由于VBar的控制器是带滚转加速度控制的,这个过程会很平滑,飞机看上去是平顺的滚起来的;松杆减速的时候,飞机需要多滚一段才会停下来,如果连续打舵的话,比如从推副翼突然切换到升降,机身会在横滚方向多飘出一段(感觉飞机自己还想动、有自己的脾性,连续做动作时显得更顺滑,不突兀),会有一种小飞机姿态不准(但不是真的不准)、不太抓的住的感觉(而且滚转速度越大,刹停距离(角度)越大,这个效应越明显),这个应该就是Mikado说的灵活、生动了。这个描述更多的侧重刹车时的动态,因为大家也确实对刹车更敏感一些。低的滚转加速度会让机身运动看起来很顺滑,但是这不可避免的会引入一些延迟,飞久了习惯之后也并无大碍。风格调高了之后,快速打杆,飞机会更快的加速到目标滚转速度,松杆也会更快的停下来,整体动态看起来更硬朗。并且加速更快之后,飞机会更跟手,刹车时不会因减速而飘出太大角度,飞机也确实更精确了。这个参数虽说是可以任意设定,但是过小的值可能会导致飞机不太跟手,调高之后,最大能达到的加速度也受到机械系统的限制,如果飞的不是特别猛的话,设置一个合适的值,可以滤掉手上一些突兀的动作。
Agility敏捷:这个就是飞机的最大滚转速度,想滚的快就调高一点,想超过120的话可以下面框框里直接输然后回车发送。
Gain主旋翼增益:主旋翼的感度,这个值根据机械系统的容忍度,在一定范围内时可调的,高一点锁定会强一点,低一点手感会软一点,可以根据个人喜好调整。但是若风格或是后面会说的有副翼模拟设置的稍高的话,主旋翼增益不应设置的过低。另对于不同的挡位,高转速时增益应稍许降低以避免震荡。
Yaw rate自旋速度 和尾部增益Gain:与上述同理。
然后进入专家参数Expert parameters
5.jpg
Main rotos 主旋翼部分
Elevator Precompensation升降预补偿:大螺距爬升飞机可能抬头,加大该值至没有抬头即可。
Paddle simulation有副翼模拟:传统的希拉-贝尔旋翼头,平衡杆有很强的维持原姿态的趋势,虽说打舵时,会有循环螺距送给平衡杆,让flybar自己主动偏转以避免拖后腿,但平衡杆还是滚的没机身快。如果用了比较灵活的桨,机身在打舵时,一开始会很快的滚动,然后又被flybar扯住,速度降到正常值,就好像突然跑快扯着蛋了,赶紧跑慢一点。算是滚转速度在一开始有个超调吧。这个跟前馈调大了很相似,不同的是,前馈大了飞机会抽风,而这个则是软件模拟的,相对不容易出问题。当然想调大这个参数的话,需要小幅调整多次测试,以防突然调大导致失控。
Heli Size直升机尺寸:估个差不多的值填进去即可。
Integral积分:默认即可,积分一般不用调。
Pitch pump螺距增强:快速打螺距时,会在短时间内给螺距超调,这个对下砸停顿类动作有很大帮助。
Lightness使手感变轻:这个一开始是为Logo200开发的,有人希望低转速飞Logo200,但是低转速做下砸类动作时因浮力没有大机好,会刹不住车。这个参数根据设定值,在飞机放正时会把螺距整体往上提,比如从原来的-12~+12变为-9~+15,倒飞时把螺距整体下调,如此低转速时下砸刹停会更快。普通NEO需要购买rescue pro licence才有这个功能,Logo200的mini neo快速版不需买rescue,直接更新软件就会有这个功能。看到有人说大机用了这个功能,连续翻滚都不用动螺距了,也是挺有意思。当然这个功能基于救援,也就是姿态估测开发,如果震动过大导致姿态估测跑偏,那搞不好就要变成heaviness了,可能有潜在的风险。
Cyclic Optimizer循环螺距优化:这个功能打开后,会在飞行时自动调整前馈值以及停止增益(也可能是微分d参数)。旁边的优化值其实就是前馈值,机身动态越差,这个估测的值就会越高,意味着达到同样的目标滚转加速度,控制器要给斜盘更大的输入。这个优化器牛逼的一点是它对副翼和升降是分开优化的,这点对于尾管特别重的飞机很友好,虽升降方向转动惯量大很多,但优化后副翼和升降能达到相同的手感,当然副翼舵面的速度也是会被跟着拖后腿。这个自动优化一般在做自旋翻这类动作时才会工作,只打副翼或者升降它是不会开始优化的。
Tail rotor 尾旋翼部分
Acceleration加速度:自旋的加速度,像真机调低一些,特技飞行还是要调到50~60的样子,不然尾部反应过慢动作跟不上。
PID什么的用默认即可,如果发现怎么调机尾都有抽风,一般都是震动过大,需要先排震。
Wag Sup摆动压制:Mikado发现市面上大多数尾舵会超调,导致悬停时机尾会很小幅度的摆动。调高此参数来压制类似摆动。注意在调整此参数之前需要先把排震之类的工作做好。
Stop Gain刹车增益:调整自旋方向加减速时的动态。如果加减速时有犹豫的话就把这个值调高,如果猛推方向舵听到抽风的话,就把它调低一点。个人感觉默认的20对很多飞机都太高了,建议适当调低。
Tail optimizer尾部优化:这个是自动设置左右两边的前馈的。打上勾,飞起来来回转几圈就可以了。如果3D机的最终优化值很高的话,说明尾部动态性能不太好,可以考虑给尾部减重,换大尾桨,提高尾部转速等。
NEO的锁尾稍难调,一般是设置好Expo, DMA collective和 DMA cyclic之后,需要综合调整Acceleration、Stop Gain和主陀螺增益才能达到较好的效果。

Microbeast PLUS 野兽无副翼
6.jpg
因绝大多数参数跟NEO都相似,所以只做简要说明。注意不同版本的参数顺序可能有变化,当然这个自己升级microbeast的人应该都是知道的。
B Control style控制风格:这个就是几套预设的EXP和DR曲线,根据个人喜好选择,或者StudioX上直接设置数值。
C Speed flight stability高速飞行稳定性:竞速飞行时,直升机容易发生后行桨叶失速Retreating Blade Stall,导致飞机剧烈抬头,或者是像船在海浪里航行一样起起伏伏。适当调高该值以压制异常动作,但若调的太高会影响正常飞行时升降舵的手感,实际使用时应调到尽可能高但不影响手感。
D Rudder rate consistency尾舵速率一致性:有侧风时飞自旋航线,尾桨逆风和顺风时,自旋速度是不一样的,调高该值来提升一致性,这个有点类似I参数。但不能调太高以免方向舵变迟钝。
G Cyclic response循环螺距响应:这个跟vbar的有副翼模拟是一个功能,调高该值可以让滚转速度在刚打舵时有个超调。
H Pitch boost螺距增强:同vbar的Pitch pump。
I Throttle response油门响应:这个是内置定速器的增益,后面的参数也都是定速器的参数。
注意MB PLUS的面板上还有三个参数,是用旋钮调整的。如果使用parameter bank功能,三组参数就全在StudioX软件里调,这三个旋钮就会失效。
7.jpg
Cyclic gain十字盘增益:主旋翼的增益,按需调整,直接用默认的也没问题。
Cyclic feed forward十字盘前馈:跟vbar自动优化器的优化值是同一参数,mb的前馈需要自己设置,默认值适合绝大多数情况,如果飞机比较重,机身动态比较差,一般需要手动调大该值。如果调整的话,只要飞机不迟钝不过冲即可,该值也是有一定的容忍度。
Tail gyro response 尾部相应:同vbar的Stop gain,调整加减速时的动态,默认值已经适合大多数情况。

下面说说两者的差异

首先是主旋翼性能

Microbeast陀螺仪这里是只有前馈,玩家打舵时,控制器会用尽可能短的时间加速到目标滚转速度,所以大家都说microbeast挺猛的。这种设置飞特技时一点问题也没有,毕竟做特技动作,肯定希望飞机反应越快越好。如果飞像真机的话,把最大滚转速度调下来,其实也没什么问题。一个正确设置的前馈其实是机身(转动)惯量的体现。

Vbar neo陀螺仪在主旋翼动态这边有一个滚转加速度的控制,这也是大家说vbar手感顺滑的原因。关于加速度的控制:控制器当前输出与飞机实际滚转速度之间的差就是加速度,让控制器输出与滚转速度保持固定的差,即可得到固定的加速度。拿串联电阻电容系统做例子,电阻1欧姆电容1法拉,系统两端一开始接0.5v,接电瞬间电容的充电速率就是0.5C/s,电压变化率0.5V/s,这时候如果把系统输入电压按0.5v/s提升,那么1s后电容电压会均匀提升到0.5v,2s后1v,被控量电容电压以均匀的速度增加。关于这个参数的实现,可能是用模型预测控制,当然也可能直接对摇杆输入的变化速率做了限制。

Neo有个问题是,部分机型低转速飞行时(50%左右油门)会点头。目前怀疑是d增益不足,且由于低转速没法做复杂动作,陀螺仪没能进行自动优化,而这个参数没有开放给玩家,导致无法通过调参解决。这个目前只是猜测,得等回头找到装了neo会点头的飞机才能验证了。Microbeast完全没有这个问题。

关于竞速飞行,为了压制后行桨失速,vbar neo内自带抑制剧烈起伏的控制器,microbeast通过调节speed flight stability来实现相同的功能,两者都适合竞速飞行,vbar neo的自适应功能免去了调参,算是更省力一些。提这个是因为还有很多其他的陀螺仪没有关于这方面的介绍,说明他们没关注过这方面的问题。考虑竞速用的话还是首先要关注这个抑制后行桨叶失速的功能。

尾部性能
Microbeast的尾部控制算法做的比较好,飞机震动不大的话,基本上调调增益就搞定了。在mb的尾部参数里面甚至没有左右前馈可调(该参数关乎左右方向加减速的对称性),说明这里面有很多自动优化器,而且因为做的很好,甚至不需要开放出来让玩家自己调。
VBar neo尾部控制器的自适应性相对没有那么好,玩家还是需要做几次微调来达到好的手感。
关于尾部震动,microbeast的卡尔曼滤波器应该是对估测的测量噪音设置了一个最大值,如果实际震动超过了这个最大值,将被设置的最大值替代,飞机飞起来会看到机尾被震的来回抽,提醒玩家该排震了。Vbar neo好像没有对这个做限制,震动过大时,机身小幅的动作淹没在巨大的噪音中,滤波器试图在噪音中找细微的动作,导致刹停时犹豫、不准确等,这个可能会让新手难以判断问题根源。
调好之后两者基本没有差别。


其他方面
关于回传,vbar neo配合自家的vbc支持常见直升机电调,部分还可以通过vbc直接对电调调参,但不支持其他遥控协议的回传。Microbeast的回传转接月初刚刚发布,首批支持好赢铂金V4/V5,天蝎星tribunus以及Kontronik Jive系列和Kosmik系列,支持的遥控回传协议为Spektrum SRXL2 和 Jeti EXBUS,但必须要买rescue licence才有回传。

关于可靠性,为了环保,neo使用了无铅焊锡但是并没有把焊接温度调高,导致虚焊率特别高,在长期大震动下常出现脱焊抽风,侧边的两个小卫星插头也是很容易脱落。当然如果做好排震,问题也没这么严重。Microbeast plus的可靠性相对较高,鲜有听说出故障。

关于调参的便利性。Microbeast一开始出现时就是为了简化调参的,陀螺仪上各种灯,自带一堆预设值,就算是新装的直升机什么都没调,拿到外场,对着参数表一通按按钮遥控器打杆,飞机就能上天了。Vbc出现后,便利性又是一次飞跃,控上就可以精调参数,只是,并不是所有人都愿意为了这个放弃原来的遥控系统。

有关初始设置的一个奇怪认知
看到不少人在初始设置中,设置cyclic throw时,故意不按说明设置,将其调成比要求的螺距大一点或者小一点,并认为这个能使飞机更猛或者更柔,但其实这个值只是帮陀螺仪了解十字盘混控结构的比例,要想更猛,还是要把neo 的style调高,或是microbeast的前馈稍微调大一点。

结论
两款陀螺仪都是非常优秀的产品,各自有其独特的优点。用于特技飞行时,两者并没有什么根本上的差别,都是可以调到期望的手感的。我自己也是多年混用,练的动作种类也非常多,包括航线类,复杂钟摆类,自旋带滚转类以及下砸类,并没有感受到明显的差异(也可能是因为我vbar的style直接拉满),桨对飞行动态的影响反而更大一些。购买陀螺仪时可以根据自身需求选购,不必盲目跟风。以上仅为一己之见,如果发现有错误,欢迎指正。


评分

参与人数 5威望 +9 模币 +32 收起 理由
jeanwutw + 2 + 10 很给力!
jiaoyuejin + 2 神马都是浮云
pcwhere + 2 + 10 不错,支持下
sky520 + 2 + 10 赞一个!
小丛 + 2 好贴,帮顶

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发表于 2022-5-27 10:20 | 显示全部楼层
好文!!
发表于 2022-5-27 10:24 | 显示全部楼层
好贴,顶上去。
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发表于 2022-5-27 10:36 | 显示全部楼层
详细精准
发表于 2022-5-27 10:39 | 显示全部楼层
发表于 2022-5-27 11:23 | 显示全部楼层
风格那里没看懂,是说数值越低飞机越迟钝吗,翻译的字面意思应该数值越高越迟钝,而我实际感受也是数值越低飞机越贼也就是越灵活,难道是错觉
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发表于 2022-5-27 11:32 | 显示全部楼层
点赞,辛苦楼主
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发表于 2022-5-27 11:52 | 显示全部楼层
好贴,顶
发表于 2022-5-27 11:55 | 显示全部楼层
现在的技术贴都这么高门槛了,还要数据模型  我只能水了
发表于 2022-5-27 12:12 | 显示全部楼层
从原理上详细说明了每个参数的实习过程,写的真好
来自安卓客户端来自安卓客户端
发表于 2022-5-27 12:53 | 显示全部楼层
你要起飞啊 发表于 2022-5-27 11:23
风格那里没看懂,是说数值越低飞机越迟钝吗,翻译的字面意思应该数值越高越迟钝,而我实际感受也是数值越低 ...

对于风格的描述我也是难理解。飞行感受和你的一样。
来自安卓客户端来自安卓客户端
发表于 2022-5-27 13:51 | 显示全部楼层
很不错了,从pid及控制流程的传递函数来分析,先马了,有空细看
发表于 2022-5-27 14:20 | 显示全部楼层
风格这部分写的是否准确?
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发表于 2022-5-27 14:25 | 显示全部楼层
精华了吧
发表于 2022-5-27 14:26 | 显示全部楼层
厉害
发表于 2022-5-27 14:30 | 显示全部楼层
快申请精华帖
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发表于 2022-5-27 15:25 | 显示全部楼层
真的不错 把概念解释的比较清晰了 没有精华也得加书签啦
发表于 2022-5-27 18:16 | 显示全部楼层
卧槽,难得见到技术贴,先膜拜再细读
 楼主| 发表于 2022-5-27 18:19 | 显示全部楼层
本帖最后由 liu123 于 2022-5-27 18:29 编辑
你要起飞啊 发表于 2022-5-27 11:23
风格那里没看懂,是说数值越低飞机越迟钝吗,翻译的字面意思应该数值越高越迟钝,而我实际感受也是数值越低 ...

我后来思考了下,这个数值低会让加速和减速变慢,那么加速时会要可能0.2s到最大滚转,但是反应慢这个词我确实是不太准,当然加速慢并不代表犹豫迟钝;然后减速的时候,飞机需要多滚一段才会停下来,如果连续打舵的话,比如从推副翼突然切换到升降,机身会在横滚方向多飘出一段(感觉飞机自己还想动、有自己的脾性,连续做动作时显得更顺滑,不突兀),会有一种小飞机姿态不准(但不是真的不准)、不太抓的住的感觉(而且滚转速度越大,刹停距离(角度)越大,这个效应越明显),这个应该就是Mikado说的灵活、生动了。这个描述更多的侧重刹车时的动态,因为大家也确实对刹车更敏感一些。
感谢指正
这个数值调高了,推舵时,你可以想象弹离合加速,杆回正时,撞墙式刹车,呼啦一下停下来,差不多就这个样子
滚转加速度这个确实比较抽象


 楼主| 发表于 2022-5-27 18:47 | 显示全部楼层
yygp1314 发表于 2022-5-27 12:53
对于风格的描述我也是难理解。飞行感受和你的一样。

之前描述不太准,已经改掉了
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