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8月份众筹的板子  今天分享一下四轴飞控  
: i. ^" g7 h6 V  ^6 T  LNucleo 32板子比较小比较适合做飞控
采用了互补滤波和串级PID
个人认为最重要的就对PID的了解 和PID的调试


第一步 买买买
5 c' {3 a4 @+ k6 a  e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
) F- U% x3 C1 d螺旋桨： 9寸
2 G6 O2 |! ~  f& c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
; I5 h2 H0 O- n" i' l! C6轴传感器：mpu6050
( o4 I& @1 v/ J6 W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：450
  y6 w; V7 h, R: ]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
; ^# `2 D0 C! j) q& t- y3 h# B) C# M- e

6 k% b2 S; ]" b# d) ]8 ?第二步 调试陀螺仪
% \! ^1 s! u* L2 e1 y8 A/ ~# x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
" y0 Q3 C) W9 D, N" Xmpu6050用的是IIC接口 LZ用的软件模拟的IIC
, W8 b) |9 o. s3 R2 ~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
9 r5 ~. p5 h3 F# U6 B( b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。
4 A# n. F1 H9 j/ R9 \9 U2 w
1.IIC 和 UART 程序
& \! W$ F1 z# }1 J% d1 x2.初始化mpu6050
' u1 ^2 L& X: j% P+ ~4 X3.滤波
" r" h5 ?. O$ B" [( y  B: W
) B% H4 f0 ^- i8 d7 y

1. <blockquote>mpu.AXtemp=(float)((Get(0x3b)-145)*0.2f+mpu.AXtemp*0.8f);

复制代码

在滤波之前需要消除零点漂移  加速度 和角速度都有零点漂移 而且产生零点漂移的因素有很多 温度 气压 etc..
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；
* ~/ N0 `6 Q3 y+ H) L上面的 程序1 是互补滤波
0 v8 U$ q# L7 N& e) q7 YAX AY AZ是加速度的值
GX....      是角速度的值
5 _( B8 G( I( X; W  EGXErr        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
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；
( N( t  l2 r4 h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。
                       角度读取的时间间隔必须保持一致                     
/ O. t6 _7 x+ B7 D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
第三步 遥控器&电机驱动
$ x* C) P# a% M9 f  Y$ a2 {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；
; p) m( ^8 N& z; v无刷电机的驱动
+ L3 w! K9 D+ cMCU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
  h7 s2 j; M- A! Q$ v9 Q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
/ p) W  {+ l% F: ^第四步 PID
, U- P9 K" F. M+ @  Z$ H7 {* |( [5 TPID控制器 包括比例积分微分
航模采用的是位置式PID
2 T3 u+ p) t  b% X8 }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

$ i6 q( q# u9 a( G1 H' l" C
' A1 M) ~, B$ N3 T8 z: c4 X# Y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;
& V, p, g; `2 {4 B& D3 @$ q  w  u! d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）
  r5 g# T6 g6 s9 f: P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 D5 p+ \5 w, p3 ?: O/ L
, p  ~6 l% p3 H% l# \+ A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。
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。
; t/ u2 ]8 A, F0 x; J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！！
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8 E+ Q: c8 @2 ]& r: M. f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！
; t3 ~- S; P% [) A4 p' F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。
" J4 m0 G& Q+ P2 S0 b, l
! b: m. p. R/ {. x0 @' |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！！！！！！！
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第五步 PID的调试  重中之重
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。

& r/ p- ^9 g4 {: m5 Q& x8 z上图！上图！上图！

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( K, v4 O2 [7 Y  N: Y) f  r5 T
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！

. @. f1 y, F5 d Flight_Ctrl.rar (1.42 MB, 下载次数: 296)

2016-10-21 14:28 上传

点击文件名下载附件
% v3 R0 l) B' C  C9 N WiFi.zip (1.69 MB, 下载次数: 159)

2016-11-23 13:53 上传

点击文件名下载附件
WIFI ESP8266

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" I# T# o2 S7 T9 X) {# t. e; w

zmh169 发表于 2016-11-28 09:01
% b* Z$ m' |6 C5 k& t门外汉，看热闹。飞控就是控制电调的中央控制单元吧，相当于汽车的ECU？

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。

g921002 发表于 2016-10-22 14:24
裡面有關ESP8266的代碼跟使用很棒，感謝!!

2 X$ v6 E! e7 B9 U% m) n  最开始玩了一下WiFi 然后就直接拿那个模板写的飞控了  

谢谢分享                 

谢谢分享

多谢分享。学习了。

感谢分享。

:):):)

感谢分享!

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多谢分享

谢谢分享～

裡面有關ESP8266的代碼跟使用很棒，感謝!!

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支持，太赞了。收藏了。