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本帖最后由 Cortexxx 于 2016-11-23 14:00 编辑 4 l$ Y1 P" G5 E3 e( ]; ~ : \, ^, Y- \5 K, _9 ]" A& v" H 8月份众筹的板子 今天分享一下四轴飞控 Nucleo 32板子比较小比较适合做飞控 + t6 p; _" F( |7 H 采用了互补滤波和串级PID) N$ q( c, X( a2 R! C 个人认为最重要的就对PID的了解 和PID的调试 9 R! g R0 r. N' j" V/ o : ?! g5 C2 }0 A 第一步 买买买 无刷电机： LZ买的是朗宇2212 980KV 电机； 买电机的时候不要贪小便宜，贵一点无所谓，买个正品比什么都重要；当然如果程序写的好，电机好坏就无所谓了。 电子调速器： aka 电调 好盈20A% ^* {: I) N. f: g 螺旋桨： 9寸1 b' X3 v3 O; R, g4 L5 P; W9 V. z 遥控器：天地灰6II 遥控器比较贵，建议买个二手的玩玩。天6足够用了 6通道的。 航模锂电池：HRB 3S 35C 3000mAh 种类挺多的 钱多就买好的 没钱就买个中等价位的；无底洞！！ btw 还要买充电器$ m0 }% E( K. J+ u) W) h4 ? 6轴传感器：mpu6050 7 x( x, S" w1 Z+ Z* G2 C 主控芯片：STM32L432 主频100MHz Nucleo32 体积比较小做飞控板很不错的；之前用了一块Nucleo64做过，实在有点大！ 机架：4500 ^- I$ d; M9 x( [3 G B2 S; f PS：还需要一个降压模块12V->5V的 酱就差不多圆满了 还有一些小东西 比如说 镍氢电池 扎线带 blah blah blah 0 Q# S+ x( W' N) ?5 ?/ Q4 m 3 ^1 J% G" I0 V) g/ M 第二步 调试陀螺仪0 X/ P1 Z9 r! X- U 安装什么的就不说了 还要当然如果是第一次做的话 做个十字形的比较好调试 LZ是新手所以做了一个十字形的 mpu6050用的是IIC接口 LZ用的软件模拟的IIC% ^6 _ k) e2 Q, d: y1 X4 t+ D 6轴传感器 分别是3个方向x y z 方向的加速的 和角速度 LZ采用的是最简单滤波方式--互补滤波 卡尔曼滤波没弄过，想弄卡尔曼的话自己好好学学吧！毕竟响应速度快。1 F \/ h: T0 X! b: J1 R. ~( F : h+ t- V7 `8 k 1.IIC 和 UART 程序' L) W, |3 \% @- Z# M 2.初始化mpu6050 3.滤波$ V8 Z( {" k6 Z; h5 B Q4 h 
所以每次启动程序的时候都要初始化零点误差。 LZ只初始化了 角速度的零点误差。因为加速度的零点误差 需要放在一个固定的已知角度来调； 上面的 程序1 是互补滤波 7 f& r4 z$ y, L. B" u0 b# A AX AY AZ是加速度的值 GX.... 是角速度的值 GXErr 是角速度的零点误差值 GET 加速度 和角速度值的时候 用了一个低通滤波2 h+ {0 c, I2 ^2 @- v0 W 然后开始单位换算 之后的anglex+=(mpu.AX-anglex)*0.05f+mpu.GX/500.0f*0.95f; 是互补滤波 由于Z轴是旋转轴用不到加速度所以就直接把角速度积分的到 角度（自旋）的偏移量； 得出来的角度也不知道好不好看 所以这时用串口把得到的角度发出去，然后用Excel把得到的点绘制成折线图。观察图像是否圆滑。有没有阶跃。3 S2 P5 C& e+ x% S7 A, S# S 角度读取的时间间隔必须保持一致 : n' I$ W; h @0 b' {. O* R' Y 所以必须用定时器读 LZ采用500Hz的读取速度。 因为之后还有积分微分呢 周期T必须一致: [1 K" u0 A8 W w+ Y+ Z- C 第三步 遥控器&电机驱动 遥控器发送信号到接收器，接收器输出50Hz的PWM 高电平时间≈1.0ms~2.0ms 具体多少用逻辑分析仪看看吧！ 只是让自己知道占空是比多少这还远远不够 还需要让单片机知道！ 两种方法：输入捕获 或者外中断加定时器 LZ用的是外中断加定时器 上升沿来个中断让读一下 TIMx->CNT的值 然后下降沿在GET一下TIM->CNT寄存器的值 两次值做差就得到的高电平时间。酱就可以了；很简单的；6 b/ H! Q/ D# K3 F' s. n& ]: }: N 无刷电机的驱动 + b' ]) k+ a9 B2 d MCU输出PWM（50Hz 高电平时间和遥控器的高电平时间一致或者成一定比例）->电调->无刷电机 我是这么写的程序：1.当接收器的值小于一定值的时候 关掉所有电机 2.然后把增大的值 X0.5或者0.6(自己定) 在加上基础的值 第四步 PID- s! H8 S& P0 f3 H PID控制器 包括比例积分微分3 w+ I: |6 _. A. q 航模采用的是位置式PID 比例环节 理解很简单就是误差 × Kp 可以理解为系统响应的速度Kp的值越大响应速度越快 过大就开始震荡; b. B7 F! F0 l$ X: [3 | & d" x; a0 t9 _! e/ K) [% Z- b2 k 微分环节 微分就是求导 位移求导就相当于速度 速度求导就相当于加速度 mpu6050自带角速度 就不必把角度求导了 直接用陀螺仪输出的角度就即可;5 b+ z& g1 L& g; R, x; ^ 可以把微分环节看做一个负反馈，或者说当做一个阻尼系统，如果速度越快微分出来的值就越大 当做负反馈来较小相应速度。当时 朋友给我举过一个例子，一个摆锤，抬到一定角度之后松开。一开始的时候摆锤的高度最大，所以垂直于 摆锤绳子上的力（沿运动方向的力）最大。可以把这个力理解为比例环节的值。当 摆锤 运动到零点时（期望位置） 速度最大，我们做的PID目的就是让他在0点的时候停下来。OK 这时候我们引入了 微分环节（阻尼系统）--空气阻力， 空气阻力一定是速度越快阻力越大。 这样的话摆锤在来回摆动第20个周期之后停了一下。很明显阻尼系统太小了。那好吧！！这次我们把摆锤放在水里，可能两个周期就停了。所以我们就说这事一个调的比较不错的PD系统。（没有积分环节所以没有I） 上面的例子可以看出 放在水里 比放在空气里面要好 但是要理解成微分环节 越大越好！！！ 3 F# `# O& x/ y: M6 G A7 R: F; K6 u/ w8 _8 B! V 积分环节：I 积分 换句话说就是累加的和 作为一个成熟的飞控系统 积分相当重要。但是 自己写的飞控感觉对I的要求并不算高。# S# w b$ t* T I 累计误差，误差值的累加如果说你的飞机的重心不在中心上，那么一定要加一定的I作为补偿。: v0 k3 B6 Q$ [; |% f 再用上面的那个例子 这回把摆锤放在沙子里，好吧！！他根本不回到达零点！！沙子的阻力太大了，所以这时候我们需要加上个 积分环节 选出累计误差。时间越长累计误差的值就越大。可以想象一下一开始差了1°，控制时间是100Hz 的话 一秒钟之后就到了100°。相当可怕了 所以积分环节一定要加上限！！！而且积分的Ki要小一点！！% p0 L$ P) V4 Y: Q N 这样调试完成了 去空地上试一试，JEEEEEEEZ 四轴跟陀螺一样在地上转！$ _& m) o6 [: U, ^" z; s; O* Q 没错 我们还需要最Z轴进行PID 和上面的调试方法差不多 只是我们只用到了Z轴的角速度D。 Z轴速度的积分想到与 角度P， Z轴角速度积分之后再积分。相当于I。1 `0 E& K$ s, S. @0 ]2 ` PID系统也要在定时器中断里面运行 控制周期指的就是这个！！！ 速度可以降到100Hz或者50Hz！如果降低频率的话需要对PID的一些参数进行修改！！！！！！！+ M- u* p% |. ^! a* C 第五步 PID的调试 重中之重/ G6 ^5 H& E$ `. u( p LZ对PID的调试也没什么经验，这东西全凭感觉！ 而且需要和你的四轴有一定的情感，随心所动 如果感觉自己的PID不稳定的话 可以使用串级PID 就是上面的到的PID输出的值 作为第二PD（没有I） 的P的输入量，然后微分D 这次需要把角速度进行一次微分，得到角加速度。 PWM_D_Y=(mpu.GY*500.0f)*PWM_KD_Y; 我程序里面写的*500 其实相当于/0.002; 然后在输出给电机。 上图！上图！上图！0 M* @6 V! `( @ 
* V/ R" Q5 m" Y+ [9 n 
: T6 x. @+ o" k1 @" ?( K7 R2 e9 Q 里面带的那个ESP8266的是我之前想法的帖子 但是没发 这回把那个工程再贴上去吧 仅仅只是点个灯 而且属于局域网的wifi 没连接外放 如果连接外网的话需要在网上租一个云服务。太麻烦了 而且还需要花钱 就没弄！ 
Flight_Ctrl.rar
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对 但是我对汽车电子不太了解。差不多就是个闭环控制 读取实时角度 反馈给单片机 然后根据角度 改变电机转速。 达到动态平衡。