З якою частотою потрібен цикл оновлення для виводу-сенсу-обчислення-виводу для квадрокоптера, щоб залишатися стабільним?


20

З квадрокоптером «мотор-мотор» потужністю 600 мм (2 фути), для якої частоти потрібно підтримувати цикл оновлення «почуття-розрахунок-вихід»?

Я оцінюю загальну вагу зльоту в дуже близько 2 фунтів (0,9 кг), що, як я очікую, це в основному мотори та акумулятори.


1
Я підозрюю, що тут будуть можливі лише дуже грубі відповіді, оскільки існує багато змінних, які впливатимуть на реакцію системи. Можливо, дивіться: Як обчислити необхідну частоту циклу для сервоконтролера?
Rocketmagnet

Відповіді:


17

Як підказує Rocketmagnet, яка частота вам "потрібна", буде залежати від багатьох речей. Чим більш чуйні ваші ротори, тим більш чутливим буде ваше майстерність до випадкових сплеску команд двигуна. Ці випадкові сплески можуть бути спричинені шумними показаннями датчиків, спричиненими фізичними недосконалостями, а це означає, що вам потрібно знизити приріст контролера, що, в свою чергу, може означати, що ваш квадротор може стати більш нестабільним. Деякі інші фактори включають інерційність обертання квадрата, крок лопатей гвинта, розташування центру маси та відстань двигуна до двигуна.

Я запрограмував контролер польоту з нуля для мого трикілометра на 2 кг, який працює на ATmega1280, і виявив, що:

  • 50 Гц: Він залишиться у повітрі, але його майже неможливо контролювати.
  • 100 Гц: Принаймні, уникнути негайного нахилу в одну сторону.
  • 200 Гц: Я можу дозволити йому розвіситись у приміщенні при натягуванні дроселя, і він залишиться більш-менш на одному місці.

Можливо, буде цікаво відзначити, що чим вище частота керування, тим ефективніші інерції ротора стають фізичними демпферами, що допомагає звести нанівець шум та покращити стабільність польоту.

Але якби мені довелося дати чітке число для мінімальної частоти оновлення контролера польоту для кадротора такого розміру, що підходить для навігації в приміщенні, виходячи з особистого досвіду ...

Я б сказав, 80 Гц.


1
Я не розумію, чому ви запропонували 80 ГГц, коли вам довелося використовувати 200 ГГц на значно більшому судні, якщо нічого, коли система менша, вам потрібен швидший час вибірки, оскільки природні частоти вищі, тому що менше інерції.
goncalo luis

Чи є користь для роботи понад 200 Гц? У мене є система, яка працює на 2 КГц на даний момент, але ціною якоїсь зайвої ваги.
тускіоми

(Ух, це стара тема, але) @goncaloluis Я запропонував 80 Гц як важкий мінімум. Ви абсолютно праві, що потребуєте більш швидкої вибірки для менших суден. :)
йоос

1
@tuskiomi До певного моменту. Ваша програма та бажана пропускна здатність повинні керувати необхідною частотою циклу управління, але, як багато хто відмітив, інертність з часом стає обмежуючим фактором.
йоос

2

50-200 Гц - це цілком нормально, як ми бачимо у проектах з відкритим кодом. Ви повинні врахувати, що в більшості випадків інерційність двигунів і зв'язок з ЕЦП є обмежуючим фактором.


2
@Shahbaz: Бути "відкритим кодом" впливає на наші знання про частоту циклу управління. Якщо це не з відкритим кодом, ми, як правило, не маємо поняття, що таке частота циклу управління.
Девід Кері

Не зовсім правда. Контролери польотів із закритим джерелом зазвичай публікують свою частоту управління. Більшість з них виводить керування на частоті 400 Гц, щоб зробити їх сумісними зі стандартними електронними контролерами швидкості (ESC). Наприклад, популярний DJI Wookong-M: dji-innovations.com/tech-spec/wookong-m-sepc
foobarbecue

1

Щоб мати змогу отримати важке число, вам потрібно мати математичну модель вашого ремесла та проаналізувати її. Існує два варіанти отримання моделі системи:

1) Ви придумали математичне зображення квадрокоптера за допомогою вільних діаграм тіла;

2) Ви будуєте концерт для тестування квадрокоптера без будь-якої системи управління і використовуєте теорію ідентифікації для пошуку моделі;

Тоді вам доведеться лінеаризувати свою модель, квадрокоптер за своєю суттю нелінійний. Складіть графік роботи системи, потрібна вам частота приблизно вдвічі більша за частоту вашої системи.

Це "профі" спосіб це зробити. Якщо ви не хочете пройти все це, використовуйте таке значення, як запропоновані користувачем65 та йосом (прочитайте мій коментар до відповіді йоос) та повторіть, поки не отримаєте те, що хочете. Ви також не хочете, щоб час вибірки був занадто великим, тому що у вас виникнуть проблеми, коли система управління реагує на шум.


1

На ваше запитання можна відповісти конкретно, лише якщо у нас є параметри моделі вашої системи. Найбільш принциповим підходом до відповіді на ваше питання було б представити сильно нелінійну динаміку вашої системи за дискретний час; то за допомогою цього подання можна визначити максимальний розмір кроку, для якого досягається стабільність - це буде максимальне значення, яке ваша система може успішно використовувати. Мінімальний розмір кроку визначатиметься не динамікою системи, а технічним обладнанням, яке ви використовуєте - перевищення - це те, що стосується мене в цьому випадку.

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.