|
本帖最后由 Cortexxx 于 2016-11-23 14:00 编辑 : ]/ J9 L- q5 a4 f$ ~ 8月份众筹的板子 今天分享一下四轴飞控 8 M" O6 O) I' b# D$ ]* U+ \$ w Nucleo 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 $ R+ B3 m) [+ h) ^ 0 g' r* Z/ @/ U* m c. f+ t2 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。( C" R0 o9 i) I1 g0 R 电子调速器： aka 电调 好盈20A( n7 T' y3 R( @2 s; O7 v3 J8 n 螺旋桨： 9寸% O4 ?9 [# A. D 遥控器：天地灰6II , u# X2 m$ ~0 z4 T1 z 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。2 x3 |, N2 D$ M* O 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( |: d2 ], s4 `6 F! N. t. z 6轴传感器：mpu6050 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！' e% a% Z2 I0 K% F* I8 o5 i) q 机架：450 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 + s# l. R1 V8 s# q# Y A 第二步 调试陀螺仪. Y. c& d# c# }5 g 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6 N. O6 ?* J! ^- G mpu6050用的是IIC接口 LZ用的软件模拟的IIC6 c, W/ o# m" w( K; Z- e 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。 5 }6 ?- ?. h% d0 j$ e! _& f 1.IIC 和 UART 程序1 ~0 O0 G. {. D. ~: Y# |& S 2.初始化mpu6050 3.滤波% v1 K0 m7 r5 n- b' O5 l2 O 
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 $ w# x! B) b9 a: w3 V AX AY AZ是加速度的值 GX.... 是角速度的值. ?+ L1 C7 C ]$ m: @ GXErr 是角速度的零点误差值0 A, L7 s! p, q8 f- \- G 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； 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。0 L1 ~( S. V( a" o# L y% b) F 角度读取的时间间隔必须保持一致 5 s+ ? [: ^* \5 O3 f 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8 [2 b; K7 l+ R9 {* [' G7 U 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！( e/ C" K# J J0 y 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！, D% f. r2 ?( E' F 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； 无刷电机的驱动 3 H! a3 h: `) j2 p; N 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' A$ o9 w2 d$ e# u1 f0 P 第四步 PID# _' C$ O+ X0 z0 L0 d) m+ d PID控制器 包括比例积分微分9 H1 p9 q' b0 b, K& [6 J+ e 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4 w+ Q/ }& b8 B- x7 {# k/ V/ j# g " g7 L8 l/ P# f9 J. ~ |2 f' w# @" j& @0 S 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; 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） 4 d6 }+ m& e4 t8 x 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！！！# }6 ~% [, x# a4 n& J" K1 I 6 @2 m) P/ Q. z W 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。( G2 k' s. D# w) E4 o 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。0 W- s" q- Y' x+ E- M! m 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！！! l* F2 m+ ~" n & h+ g4 S" L! f0 l" h, ~ ( T$ _0 k- \& b( S. b+ q& ^ d4 ~ 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！ 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。 " K4 u2 `0 H! m$ k 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！！！！！！！ 第五步 PID的调试 重中之重8 Q& q* k z! n8 e3 i: T 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。* ^ ^- d/ A& q! I 上图！上图！上图！# E- k# T" m/ z 
2 J$ w6 b+ Y5 O( [ J 
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 3 @' D. ^- T6 e- p" C) }8 L( R 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！% N- L! r) e" r# G 
Flight_Ctrl.rar
(1.42 MB, 下载次数: 292)
|
基于STM32L476+64M QSPI接口PSRAM(IPS6404L)开源分享（含源码）
基于STM32L4R9 的QuadSPI Flash 通讯速率不理想经验分享
STM32L4超低功耗功能概述
基于STM32L431RC Standby和RTC中断唤醒经验分享
基于STM32L431的睡眠模式经验分享
STM32L4R9 的 QuadSPI Flash 通讯速率不理想
STM32L4、STM32L4+和STM32G4系列 微控制器上的专利代码读取保护
STM32L433在STOP模式USART不能工作的解决办法
【实测教程】基于STM32L4系列的实测教程分享合集
STM32L4系列MCU的五种振荡器和使用说明
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。