Autopilot 3.0

Autopilot 3.0
Autopilot 3.0............................................................................................................................... 1
Parametry techniczne, charakterystyka ...................................................................................... 2
Tryby pracy ................................................................................................................................ 2
Transfer sygnałów .............................................................................................................. 3
stabilizacja lotu modelu ...................................................................................................... 3
Autonomiczny powrót/lot po waypointach ........................................................................ 3
Aktywacja przez Failsafe ................................................................................................... 4
KROK PO KROKU: .................................................................................................................. 5
Opis złączy autopilota ............................................................................................................ 5
OSD .................................................................................................................................... 5
Podłączenie odbiornika ...................................................................................................... 6
Podłączenie serw i regulatora ............................................................................................. 6
Zasilanie układu ................................................................................................................. 6
Inicjacja autopilota ................................................................................................................. 6
Wybór rodzaju usterzenia, oraz rewersów serw..................................................................... 7
Lotki ................................................................................................................................... 8
Ster wysokości w układzie klasycznym oraz delta ............................................................ 8
Ster kierunku w układzie klasycznym ................................................................................ 8
Ster wysokości i kierunku w układzie V ............................................................................ 8
Montaż czujnika horyzontu IMU ........................................................................................... 8
Montaż i kalibracja czujnika horyzontu FMA ..................................................................... 10
Położenie czujnika horyzontu .......................................................................................... 10
Kalibracja zakresu ............................................................................................................ 13
Kalibracja zera.................................................................................................................. 13
Trymowanie modelu ............................................................................................................ 14
Parametry dla trybu stabilizacji ............................................................................................ 14
Aileron reverse ................................................................................................................. 15
Aileron gain ...................................................................................................................... 15
Elevator reverse ................................................................................................................ 16
Elevator gain .................................................................................................................... 16
Parametry dla lotu autonomicznego (powrót do bazy/lot po waypointach) ......................... 16
Throttle limit .................................................................................................................... 16
Throttle mode ................................................................................................................... 16
Roll limit .......................................................................................................................... 17
Rudder limit...................................................................................................................... 17
Course gain ....................................................................................................................... 18
Turn gain .......................................................................................................................... 18
Inertion gain ..................................................................................................................... 18
Na lotnisku ............................................................................................................................... 19
Zasada ograniczonego zaufania ........................................................................................... 19
Przed startem ........................................................................................................................ 19
Start ...................................................................................................................................... 19
Lot ........................................................................................................................................ 19
Problemy .............................................................................................................................. 19
Jak to działa, czyli trochę nudnej teorii ................................................................................ 19
Odchyłka kursu ................................................................................................................ 19
Szybkość skrętu ................................................................................................................ 20
Brak reakcji modelu ......................................................................................................... 21
Neutrum sterów ................................................................................................................ 22
Warunki użytkowania .............................................................................................................. 22
Odpowiedzialność .................................................................................................................... 23
Parametry techniczne, charakterystyka
•
•
•
•
•
•
•
•
Trzy tryby pracy, wybierane położeniem przełącznika w nadajniku zdalnego
sterowania:
o bezpośredni transfer sygnałów z odbiornika do serw i regulatora silnika, bez
żadnej ingerencji autopilota
o stabilizacja lotu modelu (pitch oraz roll), z wykorzystaniem lotek oraz steru
wysokości
o samodzielny (bez udziału pilota) powrót do punktu startu:
sterownie kursem za pomocą lotek oraz steru kierunku
sterowanie wysokością za pomocą gazu i steru wysokości
Aktualnie wybrany tryb pracy sygnalizowany jest diodą LED
Wykorzystanie 6 kanałów odbiornika:
o Lotki, na kablu Y lub lotki rozdzielone na dwóch oddzielnych kanalach
o Kierunek
o Wysokość
o Gaz
o Przełączanie trybów pracy
Zasilanie +5..6V z BEC, wspólne z zasilaniem odbiornika i serw
Powrót do bazy z zachowaniem bezpiecznej wysokości lotu:
o Poniżej 50m wejście na pułap 50m
o Powyżej 300m zejście na pułap 300m
o Pomiędzy 50 a 300m utrzymywanie wysokości
o Poniżej 10m wyłączenie silnika
Współpraca z OSD
o Współpracuje wyłączenie z OSD M644 w wersji 5.0 lub nowszej
o OSD musi być wyposażone w czujniki horyzontu FMA lub IMU
o Szybkość pracy GPS 4800, 9600 lub 19200bps, 1Hz lub 5Hz
Konfiguracja
z menu ekranowego OSD
o Wszystkie parametry ustawiane z poziomu menu OSD
o Nie jest wymagana znajomość języków programowania
o Nie jest potrzebne dodatkowe oprogramowanie oraz sprzęt (PC)
Rozdzielczość sterowania 0,3% (330 kroków po 3uSec)
Wymagania dotyczące modelu
o Szybowce, modele elektryczne lub spalinowe
o Tylko modele z usterzeniem typu T (klasycznym)
o Tylko modele wyposażone w lotki
o Model z napędem po dodaniu gazu musi się wznosić, a po odjęciu gazu opadać
bez przeciągnięcia
Tryby pracy
Autopilot posiada 3 tryby pracy sterowane jednym kanałem toru sterowania (RC).
Wejście sterujące trybem pracy autopilota powinno być podłączone do wyjścia odbiornika,
sterowanego trójpozycyjnym przełącznikiem w nadajniku.
Wybrany tryb pracy sygnalizowany jest świeceniem diody LED
Transfer sygnałów
W tym trybie autopilot bezpośrednio transferuje wszystkie sygnały z odbiornika do serw i
regulatora silnika. Autopilot nie ingeruje w transferowane sygnały i nie powinien
wprowadzać zauważalnych zmian w sterowaniu lub opóźnień sygnałów.
Maksymalne opóźnienie sygnału wynosi 20 milisekund, a rozdzielczość sygnałów wynosi
0,3%. Układ dokonuje analizy błędnych wartości sygnałów i ogranicza szerokość impulsów
sterujących do wartości maksymalnie 100% nominalnej wartości dla sygnału PPM (długość
impulsu od 1 do 2 milisekund)
Ten tryb aktywowany jest ustawieniem przełącznika w nadajniku na pozycję minimum.
W tym trybie dioda LED jest zgaszona
stabilizacja lotu modelu
W tym trybie autopilot wspomaga pilota w utrzymaniu stabilnego lotu modelu. Stabilizacja
obejmuje zarówno przechył (roll) korygowany wychyleniami lotek, jak też pochylenie
modelu (pitch), korygowany wychyleniami steru wysokości.
Układ stabilizacji kompensuje wpływ podmuchów wiatru, a także w pewnym stopniu wpływ
charakterystyki modelu (jego wyważenie lub zachowanie się po dodaniu gazu). Układ
stabilizacji zmienia sposób reakcji modelu na wychylenia drążka sterowego: model szybciej
reaguje na wychylenia sterów, oraz wychylenie np. drążka lotek steruje kątem pochylenia
modelu a nie szybkością obrotu wokół osi podłużnej modelu.
Model z włączoną opcją stabilizacji będzie również ograniczał maksymalne przechylenie i
pochylenie modelu, uniemożliwiając wykonanie figur akrobacyjnych (pętle, beczki). Ten tryb
może być również pomocny podczas nauki latania.
Zalecany jest start modelu z wyłączoną opcją stabilizacji, a dopiero włączenie jej na
bezpiecznej wysokości i oswojenie się ze zmienionym zachowaniem modelu.
Ten tryb aktywowany jest ustawieniem przełącznika w nadajniku na pozycję neutralną (zero).
W tym trybie dioda LED jest wolno miga
UWAGA:
Funkcja stabilizacji wymaga odpowiedniego dobrania parametrów Gain oraz Reverse,
stosownie do właściwości modelu. Przeczytaj o tym w rozdziale „krok po kroku”
Opcja stabilizacji nie zastępuje prawidłowego wyważenia i wytrymowania modelu, a jej
właściwe ustawienie jest warunkiem niezbędnym do prawidłowej pracy autopilota w trybie
autonomicznego powrotu do bazy.
Autonomiczny powrót/lot po waypointach
W trybie autonomicznego powrotu do bazy oraz lotu po waypointach (wybór trybu jest
dokonywany przełącznikiem sterującym praca OSD) autopilot przejmuje całkowicie
sterowanie modelem i opierając się na wskazaniach czujnika horyzontu oraz GPS kieruje
model do punktu startu (do bazy) lub do wcześniej zadanych w OSD punktów trasy,
wykonując łagodne zakręty oraz utrzymując wysokość lotu modelu.
W czasie lotu autonomicznego autopilot wykorzystuje lotki, ster kierunku, ster wysokości
oraz gaz.
Podczas lotu po waypointach, po zbliżeniu się do wapointa na odległość mniejszą niż 50m,
autopilot kieruje model do kolejnego waypointa.
Po dotarciu do punktu bazy lub ostatniego zdefiniowanego waypointa autopilot będzie krążył
lecąc po okręgu lub wykonując ósemki, nadal utrzymując wysokość i cyklicznie przelatując
nad punktem bazy/waypointa.
Dla bezpieczeństwa lotu, w przypadku gdy wysokość lotu w momencie włączenia autopilota
jest mniejsza niż 50 m autopilot zwiększy wysokość lotu do 50m. Gdy wysokość lotu jest
powyżej 300m, autopilot obniży lot do 300m. W przedziale od 100m do 300m autopilot
będzie utrzymywał aktualny pułap lotu.
W trybie autonomicznego powrotu dioda LED jest cały czas zapalona.
UWAGA:
Autopilot nie wykonuje samodzielnie manewru lądowania, Wylądowanie modelu może
nastąpić jako wynik wyczerpania pakietu napędowego (lub paliwa) i utraty wysokości
modelu szybującego bez napędu. Miejsce, kierunek oraz szybkość lądowania jest wówczas
przypadkowa.
Aktywacja przez Failsafe
Większość nowoczesnych odbiorników wyposażonych jest w funkcję Fail Safe, czyli
ustawiania wyjść odbiornika w zaprogramowany wstępnie stan, po zaniku sygnału z
nadajnika. Ta opcja może być wykorzystana do aktywacji autopilota i wymuszenia
autonomicznego powrotu do bazy po zaniku sygnału z nadajnika (po utracie zasięgu, silnych
zakłóceniach itd). W tym celu należy tak zaprogramować funkcję Fail Safe w odbiorniku, aby
po zaniku sygnału z nadajnika, kanał sterujący autopilotem miał maksymalne wysterowanie.
KROK PO KROKU:
Opis złączy autopilota
Najnowsze wersje płytki autopilota linki poniżej:
http://www.pcland.republika.pl/OSD644/OpisAutopilotbyZbigkatowy.pdf
http://www.pcland.republika.pl/OSD644/OpisAutopilotbyZbigprosty.pdf
OSD
Autopilot jest podłączony do układu OSD M644 dwużyłowym przewodem.
Jeden przewód łączy masy obydwu urządzeń, a drugi łączy wyjście „PC” z OSD z wejściem
„Rx” w autopilocie. To połączenie zapewnia komunikację pomiędzy OSD a autopilotem,
niezbędne do prawidłowej pracy autopilota.
UWAGA: wyjście „PC” znajduje się złączu, do którego podłączony jest GPS.
W szczególności przy użyciu GPS MTK w trybie 5Hz, to wyjście podłączone jest
równocześnie do GPS-a i autopilota. Podłączenie to powinno być wykonane z użyciem
odpowiedniego kabla-rozdzielacza.
Należy upewnić się, że w OSD ustawiona jest właściwa szybkość GPS ( 4800, 9600 lub
19200 bps).
UWAGA: podczas wyświetlania menu ekranowego w OSD, nie są przekazywane do
autopilota informacje z czujników położenia i nie funkcjonuje prawidłowo stabilizacja ani
autonomiczny powrót do bazy.
Podłączenie odbiornika
Odbiornik podłączamy do autopilota zwracając uwagę na przypisania odpowiednich sterów
do właściwych wyjść (kanałów) odbiornika. Różne rodzaje aparatur (Multiplex, JR, Sanwa,
Futaba, Hitec) posiada inne przypisanie poszczególnych serw (i regulatora silnika) do
odpowiednich kanałów odbiornika.
Podłączenie serw i regulatora
W przypadku gdy w modelu lotki są połączone kablem Y i sterowane jednym kanałem,
wówczas wejście i wyjście drugiej lotki pozostawiamy niepodłączone. Pozostałe serwa
podłączamy zgodnie z opisami wyjść autopilota.
W przypadku usterzenia V (i odwróconego V) serwa sterów podłączamy do kanałów
„wysokość” oraz „kierunek”. W przypadku modelu w układzie delta, kanały wejściowe
wysokości i kierunku powinny być podłączone do wolnych nieużywanych kanałów
odbiornika, a wyjścia pozostawione nie podłączone.
Zasilanie układu
W modelach z napędem elektrycznym autopilot zasilany jest z układu BEC w regulatorze
obrotów silnika elektrycznego. Do zasilania autopilota wystarczy podłączyć wtyczkę
regulatora obrotów (ESC) do odpowiedniego złącza (gaz/throttle) autopilota.
W przypadku modeli z napedem spalinowym lub zasilania serw z oddzielnego napięcia (np. w
przypadku regulatorów „opto”), należy odpowiednio rozgałęzić (kablem Y) dowolny z
przewodów serw (lub regulatora) i doprowadzić napięcie zasilające (+5V) do dowolnego
złącza wyjściowego autopilota.
Pobór prądu przez autopilot wynosi tylko kilkanaście miliamperów i nie wprowadza istotnego
dodatkowego obciążenia BEC-a w regulatorze obrotów lub zasilania zewnętrznego.
UWAGA:
w przypadku zewnętrznego układu zasilania należy stosować pakiet 4xNiMh lub stabilizator
(UBEC) o napięciu +5V. W żadnym przypadku napięcie zasilania, nawet chwilowo, nie
może przekroczyć 7V, gdyż spowoduje to nieodwracalne zniszczenie elektroniki. Z tego
względu nie wolno zasilać układu bezpośrednio z pakietu napędowego LiPo, ani NiMh
powyżej 4 ogniw.
Inicjacja autopilota
Po włączeniu autopilota przeprowadzane są procedury inicjalizacji, przebiegające
następująco:
1. po właczeniu zasilania dioda bardzo szybko miga (0,1/0,1sek) przez 1 sekundę
w tym czasie zapamietywane są pozycje neutralne drażków.
pozycje te są wykorzystywane jako neutralne połozenia serw w trybie lotu autonomicznego
Podczas tego etapu inicjalizacji gaz powinien być na minimum, a pozostałe drażki w neutrum
UWAGA: jeśli dioda miga cały czas, oznacza to, ze gaz jest powyżej 25% wysterowania,
lub pozostałe drążki są odchylone powyżej 50% od neutrum,
albo conajmniej jedno z wejść (gaz, kierunek, wysokość, lotki)
nie dostaje sygnału z odbiornika
2. Dioda zapala się na ok 2 sekundy po czym kilkukrotnie miga (0,2sek/0,2sek)
w tym czasie odbiera dane konfiguracyjne z OSD. Ilość mrugnięć sygnalizuje szybkość
transmisji danych z OSD (identyczna z szybkością pracy GPS):
4800bps - 1 mrugnięcie
9600bps - 2 mrugnięcia
19600bps - 3 mrugnięcie
38200bps - 4 mrugnięcie
UWAGA:
Jeśli dioda pali się ciągłym światłem i nie mrugnie,
oznacza to nieprawidłowe podłączenie z OSD,
lub nie ustawioną w OSD szybkość komunikacji z GPS
3. Dioda sygnalizuje stan (tryb pracy) autopilota:
Dioda zgaszona - autopilot wyłączony, czysty transfer sygnałów z odbiornika
Dioda miga (0,5/0,5sek) - włączona funkcja stabilizacji lotu
Dioda świeci światłem ciągłym - włączona funkcja powrotu do bazy/lotu po
waypointach
UWAGA: przez cały czas trwania procedury inicjalizacji
dane z wejść wszystkich kanałów są przekazywane bezpośrednio na wyjścia
autopilota. Umożliwia to np. niezakłócone przeprowadzenie procedury inicjalizacji
regulatora obrotów oraz sterowanie modelem niezależnie od poprawności połączeń i
ustawień autopilota oraz OSD.
Jeśli podczas inicjalizacji autopilota dokonywano programowania regulatora,
wówczas należy odłączyć zasilanie autopilota i powtórzyć procedurę inicjalizacji
Wybór rodzaju usterzenia, oraz rewersów serw
Do prawidłowej pracy autopilota, zarówno w trybie stabilizacji jak i lotu autonomicznego,
konieczne jest ustawienie (poprzez menu autopilot w OSD) właściwego rodzaju usterzenia
oraz rewersów serw.
UWAGA: Autopilot wyposażony jest w dwa złącza diagnostyczne, w których zwarcie pinów
pierwszego złącza powoduje wychylenie lotek i steru kierunku w prawo, a zwarcie drugiego
powoduje wychylenie steru wysokości w górę. Po podłączeniu serw należy w menu OSD
ustawić odpowiednie wartości mikserów (delta, v-tail, klapy) oraz rewersów serw, aby
uzyskać wychylenia sterów w odpowiednim kierunku.
W pierwszej kolejności ustawiamy rodzaj usterzenia w menu Autopilot-mixers:
Flaps – wybieramy, jeśli serwa lotek są podłączone do dwóch oddzielnych kanałów
odbiornika (lotki mogą wówczas pracować również jako klapolotki). Ten wybór jest
możliwy tylko dla usterzenia klasycznego lub V
Delta – wybieramy dla modeli typu latające skrzydło. Lotki pracują wówczas jako lotki i ster
wysokości.
V_tail norm – ogon w układzie V lub odwróconego V, z serwami pracującymi
synchronicznie.
V_tail rev – ogon w układzie V lub odwróconego V, z serwami pracującymi asynchronicznie.
UWAGA zmiana pomiędzy układem V_tail N i R jest potrzebna, gdy usterzenie reaguje
odwrotnie na zakładane zworki diagnostyczne (tzn. zamiast w górę stery wychylają
się na boki i odwrotnie)
Po wybraniu rodzaju usterzenia przystępujemy do określenia właściwych rewersów dla serw.
Lotki
Jeśli po zwarciu złącza „lotki w prawo” obydwie lotki równocześnie podnoszą się lub
opuszczają (tylko dla rozdzielonych lotek, gdy wybrany jest mikser flaps lub delta), należy
zmienić ustawienie autopilot -> aileron gain -> synchro Y/N, uzyskując ruch lotek w
przeciwnych kierunkach.
W kolejnym kroku, jeśli wychylenie lotek jest w przeciwnym kierunku od oczekiwanego,
należy zmienić ustawienie autopilot -> aileron gain ->rev/norm.
Ster wysokości w układzie klasycznym oraz delta
Jeśli po zwarciu złącza „ster wysokości w góre” ster wysokości przesunie się w dół lub lotki
w układzie delta przesuną się do dołu, wówczas należy zmienić ustawienie autopilot ->
elevator gain ->rev/norm
Ster kierunku w układzie klasycznym
Jeśli po zwarciu złącza „ster kierunku w prawo” ster kierunku przesunie się w niewłaściwa
stronę, wówczas należy zmienić ustawienie autopilot -> rudder gain ->rev/norm
Ster wysokości i kierunku w układzie V
Jeśli po zwarciu złącza „ster wysokości w góre” powierzchnie sterowe wychylą się jak do
skrętu (w lewo lub prawo) wówczas należy zmienić ustawienie autopilot -> mixer -> V_tail
na przeciwnego rodzaju (N/R). Dopiero po uzyskaniu ruchu we właściwej płaszczyźnie
przystępujemy do ustawienia rewersów kanałow.
Jeśli po zwarciu złącza „ster kierunku w prawo” stery przesuną się w niewłaściwa stronę,
wówczas należy zmienić ustawienie autopilot -> rudder gain ->rev/norm
Jeśli po zwarciu złącza „ster wysokości w góre” stery przesuną się w niewłaściwą stronę,
wówczas należy zmienić ustawienie autopilot -> elevator gain ->rev/norm
Montaż czujnika horyzontu IMU
Czujnik horyzontu oparty na jednostce inercyjnej IMU musi być właściwie zamontowany w
modelu. Jest to warunkiem koniecznym do prawidłowej pracy autopilota.
Czujnik musi być zamontowany w osi modelu, złączem w kierunku ogona, bez przechyłów na
boki.
Przekrzywienie czujnika na bok spowoduje, że po włączeniu trybu stabilizacji model
przechyli się w przeciwną stronę i będzie wykonywał skręt.
Ponadto czujnik musi być tak ustawiony, aby podczas swobodnego szybowania modelu
czujnik znajdował się poziomo, zgodnie z linia horyzontu.
W przypadku jak na rysunku „A” po włączeniu trybu stabilizacji model będzie opuszczał nos
w dół i przyspieszał.
W przypadku jak na rysunku „C” po włączeniu trybu stabilizacji model będzie zadzierał nos
do góry, zwalniał i przepadał.
Przy prawidłowym ustawieniu, po włączeniu opcji stabilizacji model powinien szybować tak
samo jak przed włączeniem stabilizacji. Prawidłowe ustawienie czujnika może wymagać
kilku prób w powietrzu i korekt ustawienia czujnika.
UWAGA:
Czujnik IMU jest skalibrowany fabrycznie i nie są wymagane żadne dodatkowe kalibracje
dokonywane przez użytkownika.
Montaż i kalibracja czujnika horyzontu FMA
Poprawne ustawienie oraz kalibracja czujnika horyzontu jest warunkiem niezbędnym do
prawidłowej pracy autopilota. Czynności kalibracji czułości czujnika horyzontu muszą być
wykonane przed pierwszym lotem i powtórzone po każdej zmianie warunków pogodowych
na lotnisku.
Położenie czujnika horyzontu
Czujnik horyzontu może być zamontowany w modelu na dwa sposoby, zależnie od
możliwości konstrukcyjnych.
Czujnik
horyzontu w
układzie +
Czujnik
horyzontu w
układzie X
Należy wybrać taki układ, który gwarantuje jak największe czyste pole widzenia czujników,
nie przesłonięte przez elementy modelu (skrzydła, kamera), w szczególności gorące obiekty
(np. silnik spalinowy, nadajnik video). W menu ekranowym OSD, w opcji Horizon Sensor
należy wybrać zastosowany układ czujnika FMA: „x” lub „+”
Czujnik musi być zamontowany bez przechyłów na boki.
Przekrzywienie czujnika na bok spowoduje, że po włączeniu trybu stabilizacji model
przechyli się w przeciwną stronę i będzie wykonywał skręt.
Ponadto czujnik musi być tak ustawiony, aby podczas swobodnego szybowania modelu
czujnik znajdował się poziomo, zgodnie z linią horyzontu.
W przypadku jak na rysunku „A” po włączeniu trybu stabilizacji model będzie opuszczał nos
w dół i przyspieszał.
W przypadku jak na rysunku „C” po włączeniu trybu stabilizacji model będzie zadzierał nos
do góry, zwalniał i przepadał.
Przy prawidłowym ustawieniu, po włączeniu opcji stabilizacji model powinien szybować tak
samo jak przed włączeniem stabilizacji. Prawidłowe ustawienie czujnika może wymagać
kilku prób w powietrzu i korekt ustawienia czujnika.
Kalibracja zakresu
Ponieważ czułość sensorów w czujniku horyzontu FMA zależy od pory roku, pory dnia oraz
od aktualnych warunków pogodowych, dlatego przed lotem konieczne jest skalibrowanie
czujników, aby zagwarantować, że obliczony przez OSD i autopilota przechył będzie zgadzał
się z faktycznym przechyłem modelu.
Po wybraniu z menu funkcji Horizon Sensor -> Range postępujemy zgodnie z
komunikatami podawanymi na ekranie (OSD). Kalibracja polega na maksymalnym
przechyleniu modelu najpierw na prawe, a potem na lewe skrzydło, a następnie pochyleniu
modelu maksymalnie w dół i w górę. W trakcie kalibracji należy unikać kierowania
czujników horyzontu na gorące przedmioty (np. nagrzany dach samochodu, asfalt).
Kalibracja przebiega w ten sam sposób, niezależnie od wybranego sposobu ustawienia
czujnika: „x” oraz „+”
1)
2)
4)
3)
Cztery fazy kalibracji czujnika horyzontu
UWAGA:
Jeśli po kalibracji zakresu, sztuczny horyzont w OSD wykazuje przechył podczas gdy model
jest ustawiony poziomo, wówczas należy dodatkowo wykonać operację kalibracji zera
czujnika horyzontu. Należy jednak zwrócić uwagę, czy przechył sztucznego horyzontu nie
wynika z bezpośredniego oddziaływania słońca na czujnik, lub przesłonięcia horyzontu
przez bliskie obiekty (samochód lub ludzi stojących przy modelu) w tym celu należy obrócić
model (ustawić w innym kierunku) lub przenieść w inne miejsce i sprawdzić, czy przechył
nadal się utrzymuje.
Kalibracja zera
Kalibracje zera wykonujemy tylko wówczas, gdy po kalibracji zakresu, sztuczny horyzont w
OSD wykazuje przechył podczas gdy model jest ustawiony poziomo.
Po wybraniu z menu funkcji Horizon Sensor -> Zero postępujemy zgodnie z komunikatami
podawanymi na ekranie (OSD). Kalibracji zera można dokonać na dwa sposoby:
- Poprzez ustawienie modelu poziomo i obrócenie go o 360 stopni w płaszczyźnie poziomej
- Poprzez nałożenie na czujnik kubka o temperaturze otoczenia. W tym przypadku należy
zadbać, aby wszystkie sensory były całkowicie zasłonięte, a kubek ze wszystkich stron miał tę
samą temperaturę (np. nie był wcześniej wystawiony na bezpośrednie działanie słońca).
Trymowanie modelu
Do prawidłowej pracy systemu stabilizacji oraz autopilota, model musi być prawidłowo
wytrymowany, czyli odpowiednio zachowywać się w locie.
• W locie swobodnym model powinien lecieć prosto, bez nadmiernych przechyłów
• Model powinien wznosić się po dodaniu gazu (bez użycia mikserów gaz-wysokość)
• Model powinien szybować po wyłączeniu gazu, bez przeciągania
Ponieważ wartości neutralne sterów odpowiadające stanowi gdy prawidłowo wytrymowany
model leci prosto, bez przechyłów, są zapamiętywane bezpośrednio po włączeniu zasilania,
zmiany w trymowaniu dokonane w czasie lotu nie są uwzględniane automatycznie przez
autopilota, gdyż nie jest on w stanie odróżnić ich od normalnego sterowania modelem.
Do prawidłowej pracy autopilota i uwzględnienia ostatnich zmian w trymowaniu, po
każdorazowej zmianie trymowania modelu w locie, należy wylądować, wyłączyć zasilanie
autopilota i włączyć je ponownie.
UWAGA
Alternatywnie do włączania zasilania można wykorzystać sygnał RST ze złącza ISP
programowania autopilota. Krótkotrwałe połączenie tego sygnału z masą (GND), np. przez
wyprowadzony na zewnątrz modelu przycisk astabilny, powoduje restart autopilota. Przy
każdorazowym włączeniu zasilania lub restarcie autopilota należy upewnić się, że drążki
sterowe znajdują się w położeniach spoczynkowych (gaz na zero, stery w neutrum).
Parametry dla trybu stabilizacji
Stabilizacja powoduje, że model, niezależnie od swojej charakterystyki, samoczynnie
powraca do poziomego lotu po puszczeniu drążków w nadajniku, oraz wyraźnie słabiej
reaguje na podmuchy nawet silnego wiatru, utrzymując poziomy i prostoliniowy lot.
Układ stabilizacji opiera się na analizie danych z czujnika horyzontu dołączonego do układu
OSD i odpowiedniej kompensacji niezamierzonego przechylenia / pochylenia modelu za
pomocą lotek oraz steru wysokości.
W trybie stabilizacji do sygnału o wychyleniu lotek i steru wysokości z odbiornika dodawany
jest dodatkowy sygnał kompensujący przechylenie oraz pochylenie modelu.
UWAGA
Właściwe ustawienie trybu stabilizacji lotu jest warunkiem koniecznym do prawidłowej
pracy autopilota, dlatego ustawienia opcji stabilizacji muszą zostać wykonane i sprawdzone
przed ustawieniami opcji automatycznego powrotu do bazy.
Do ustawienia stabilizacji służą cztery parametry w menu ekranowym OSD Autopilot:
Aileron reverse – kierunek ruchu lotek w reakcji na przechyły (roll)
Aileron gain – siła reakcji lotek na przechyły modelu
Elevator reverse – kierunek ruchu steru wysokości w odpowiedzi na pochylenia modelu
Elevator gain – siła reakcji steru wysokości na pochylenia modelu (pitch).
W trybie stabilizacji lotu zarówno ster kierunku jak też gaz przekazywane są bez żadnych
zmian bezpośrednio z odbiornika na wyjście autopilota. Autopilot w trybie stabilizacji nie
ingeruje w żaden sposób w wysterowanie tych kanałów.
Aileron reverse
Ta opcja umożliwia zmianę kierunku ruchu serw lotek, w odpowiedzi na przechyły modelu.
Ruch lotek musi być taki, aby kompensował (niwelował) przechyły modelu.
Jeśli przykładowo w wyniku podmuchu wiatru model przechyla się na prawe skrzydło (prawe
skrzydło idzie w dół, lewe do góry), wówczas układ stabilizacji musi opuścić prawą lotkę w
dół oraz podnieść lewą lotkę do góry, aby skorygować przechył modelu i wyrównać lot.
Niewłaściwe ustawienie reverse powoduje pogłębianie przechyłów modelu uniemożliwiając
zupełnie samodzielny lot modelu.
UWAGA
Dla czujników FMA ten test musi być wykonany na otwartej przestrzeni, dla czujnika IMU
może być wykonany również w pomieszczeniach zamkniętych
Aileron gain
Ten parametr określa siłę reakcji lotek na niezamierzone przechyły modelu, wywołane np.
podmuchami wiatru lub turbulencjami.
Kompensujące
działanie lotek
Przechył
modelu
Przykładowo, gdy drążek sterowy w nadajniku znajduje się w położeniu neutralnym, każde
odchylenie modelu od poziomu powoduje wychylenie lotek, kompensujące ten przechył. Im
większa wartość parametru gain, tym silniejsze będzie wychylenie lotek w proporcji do
przechyłu modelu i silniejsze działanie kompensujące układu stabilizacji.
Zbyt małe wartości parametru gain będą powodowały brak efektu stabilizacji modelu.
Zbyt duże wartości mogą powodować niestabilność modelu i samoistne wahania modelu
wokół osi podłużnej („machanie skrzydłami”).
UWAGA
Zbyt mała wartość parametru gain może uniemożliwić samodzielny powrót do bazy (model
może mieć tendencję do wpadania w korkociąg), dlatego należy dobrać eksperymentalnie, w
kilku kolejnych lotach, największą wartość gain, nie powodującą samoistnego kołysania
modelu.
Elevator reverse
Ta opcja umożliwia zmianę kierunku ruchu serwa steru wysokości w odpowiedzi na
pochylenie modelu.
Ruch steru wysokości musi być taki, aby kompensował (niwelował) pochylenia modelu.
Jeśli przykładowo model pochylamy w dół (dziób modelu kieruje się do ziemi), wówczas
układ stabilizacji musi podnieść ster wysokości aby skorygować pochylenie modelu i
wyrównać lot.
Niewłaściwe ustawienie reverse powoduje pogłębianie pochylenia modelu uniemożliwiając
zupełnie samodzielny lot modelu (np. model nie wychodzi samodzielnie z nurkowania, tylko
robi pętlę).
UWAGA
Dla czujników FMA ten test musi być wykonany na otwartej przestrzeni, dla czujnika IMU
może być wykonany również w pomieszczeniach zamkniętych
Elevator gain
Ten parametr określa siłę reakcji steru wysokości na pochylenie modelu.
Zbyt małe wartości parametru gain będą powodowały brak efektu stabilizacji.
Zbyt duże wartości mogą powodować pompowanie modelu (naprzemienne opadanie i
zadzieranie dziobu modelu)
Należy dobrać eksperymentalnie, w kilku kolejnych lotach, największą wartość gain, nie
powodującą jeszcze pompowania.
Parametry dla lotu autonomicznego (powrót do bazy/lot po
waypointach)
Kolejność dobierania tych parametrów jest następująca:
1. Ustawiamy Throttle limit oraz Throttle mode
2. Ustawiamy Roll limit
3. Ustawiamy Rudder limit
4. Ustawiamy wszystkie wartości „gain” na zero
5. Dobieramy parametr course gain
6. Dobieramy parametr Turn gain
7. Dobieramy parametr Inertion gain
Throttle limit
Jest to wartość gazu, jakiego będzie używał autopilot w celu powrotu do bazy lub lotu po
waypointach. Dla modeli o bardzo silnym napędzie może to być wartość mniejsza od
maksymalnej. Dla szybkiego powrotu do bazy, szczególnie w warunkach silnego wiatru
zalecane są duże wartości gazu, aby model pod wiatr leciał również do przodu względem
ziemi, inaczej wskazania GPS będą niepoprawne i autopilot może działać nieprawidłowo.
Throttle mode
Autopilot posiada 3 algorytmy utrzymania wysokości i operowania gazem, dostosowane do
specyfiki modelu i oczekiwanej dynamiki lotu.
Tryb stałego gazu
W tryb stałego gazu (fixed) poziom gazu po włączeniu autopilota jest stały, określony
wartością Throttle limit w menu autopilota. Zmiana poziomu gazu od aktualnej wartości
(trybu manualnego) do wartości maksymalnej odbywa się w sposób płynny. W tym trybie
wysokość utrzymywana jest wyłącznie sterem wysokości.
Ten tryb jest zalecany dla powolnych modeli i konieczności powrotu do bazy przy silnym
wietrze, oraz dla modeli z napędem spalinowym, dla modeli w których może wystąpić ryzyko
przeciągnięcia na małym gazie, oraz szybkiego zaliczania waypointów.
Tryb dynamicznego operowania gazem
W trybie dynamicznym (dynamic) wartość gazu dobierana jest tak, aby utrzymać wysokość
lotu. Wartość gazu może zmieniać się od zera (wartości położenia drążka gazu w momencie
włączenia zasilania autopilota) do wartości Throtle limit podanej w menu autopilota.
W tym trybie ster wysokości uruchamiamy tylko gdy schodzimy z dużej wysokości do
wartości przelotowej waypointa lub w trybie powrotu do bazy znajdujemy się powyżej 300m,
a także w sytuacji gdy model pomimo wyłączenia gazu wznosi się w termice.
Ten tryb zwykle jest najbardziej ekonomiczny pod względem zużycia pakietu
napędowego/paliwa i nadaje się do wszelkiego rodzaju modeli i długotrwałych lotów w
dobrych warunkach pogodowych.
Tryb Włącz-Wyłącz
W trybie włacz-wyłącz (On-off) silnik modelu albo jest wyłączony, albo pracuje z
wysterowaniem określonym parametrem Throtle limit w menu autopilota.
Gdy model zejdzie poniżej zadanego pułapu wysokości uruchamiany jest silnik i dopiero po
wywindowaniu modelu na wysokość 110% zadanego pułapu + 20m, silnik zostaje
wyłączony.
Przykładowo dla zadanego pułapu 200m silnik zostanie włączony gdy model opadnie
poniżej 200m i wyłączony, gdy model wzniesie się na wysokość 220+20 = 240 metrów.
Ten tryb zalecany jest dla modeli szybowców, dla których optymalnym sterowaniem jest
szybkie wyniesienie modelu i swobodne szybowanie z wyłączonym napędem (i złożonym
śmigłem). Zmiana wartości gazu od wartości minimalnej do maksymalnej i odwrotnie
odbywa się płynnie i trwa kilka sekund.
W tym trybie ster wysokości jest uruchamiany tylko gdy schodzimy z dużej wysokości do
wartości przelotowej waypointa lub w trybie powrotu do bazy znajdujemy się powyżej 300m,
a także w sytuacji gdy model pomimo wyłączenia gazu wznosi się w termice.
Roll limit
Ten parametr określa jak maksymalnie mocno model może się przechylać na skrzydło na
zakrętach, np. bez ryzyka wpadnięcia w korkociąg, przeciągnięcia, znacznej utraty wysokości
itp.), wykonując stabilne zakręty również w warunkach niesprzyjającego wiatru (np.
bocznego). Wybieramy największą wartość gwarantująca stabilność modelu w locie.
Autopilot podczas lotu autonomicznego będzie ograniczał maksymalne przechylenia modelu
do tej właśnie wartości.
Rudder limit
Autopilot posiada wbudowany mikser lotki->ster kierunku, wykorzystywany podczas lotu
autonomicznego. Określa on jak mocno (ile % maksymalnego wychylenia) autopilot może
operować sterem kierunku, bez ryzyka utraty stabilności lotu modelu. Dobieramy ten
parametr według własnych doświadczeń z modelem (proporcje wychyleń drążków przy
skoordynowanych zakrętach). Ten parametr może być ustawiony na zero, w praktyce zwykle
nie przekracza 40%
Course gain
Wstępnie ustawiamy ten parametr na wartość połowę zakresu i obserwujemy zachowanie
modelu podczas autonomicznego powrotu do bazy przy włączaniu autopilota gdy model jest
na kursie 40-50 stopni w stosunku do bazy.
Prawidłowa wartość jest wówczas, gdy model stosunkowo szybko kieruje się do bazy, ale bez
gwałtownego przechodzenia modelu poza kurs na bazę (na drugą stronę) czyli bez silnych
oscylacji wokół kursu do bazy.
Zbyt mała wartość parametru powoduje, że model nie kieruje się na bazę, lecz leci ze
znaczną odchyłką kursu.
Zbyt duża wartość parametru powoduje, ze model przekracza znacznie kurs na bazę i silnie
„myszkuje” wokół kursu na bazę.
Parametr należy dobierać podczas bezwietrznej pogody, analizując skręty zarówno w lewą jak
i w prawą stronę.
Turn gain
Ten parametr ogranicza i stabilizuje szybkość skrętu modelu (np. podczas lotów przy silnym
wietrze). Zbyt duża szybkość skrętu powoduje, że informacje o aktualnym kursie modelu
odbierane z GPS są zafałszowane, co może powodować silne przekraczanie kursu na bazę i
„myszkowanie” modelu lub w granicznych przypadkach kręcenie się modelu w kółko. Jest to
szczególnie widoczne dla GPS pracujących z szybkością 1Hz. Im większa wartość tego
parametru, tym model wykonuje wolniejsze zakręty i boczny wiatr mniej wpływa na szybkość
skrętu. Wartość tego parametru dobieramy doświadczalnie, rozpoczynając od wartości na
połowie skali, przy dużych odchyłkach kursu od bazy (90..180 stopni) model powinien
wyraźnie wolniej wykonywać zakręty kierując się do bazy. Zbyt duża wartość turn gain może
jednak powodować, że model podczas zakrętów (również dla małych odchyłek kursu),
„szarpie” (zatrzymuje się w zakręcie) i nie robi zakrętu płynnie.
Inertion gain
Ten parameter pomaga w “dociąganiu” modelu dokładnie na kurs do bazy w warunkach
silnego bocznego, spychającego model wiatru. Ten parametr określa jak bardzo trzeba
zwiększyć wychylenia sterów, jeśli model przez dłuższy czas nie osiąga założonego kursu na
bazę. Parametr testujemy w warunkach, gdy model znajduje się stosunkowo daleko od bazy
(dolot do bazy zajmie conajmniej minutę), oraz wieje boczny wiatr.
Obserwujemy zachowanie modelu podczas powrotu do bazy i tak dobieramy wartość tego
parametru (zaczynając od wartości w połowie skali), aby model osiągał założony kurs
(„dociągał” brakujące kilka-kilkanaście stopni kursu) w czasie kilkunastu sekund. Zbyt duża
wartość może powodować, że model szybko osiąga założony kurs, ale przekracza go i
„myszkuje” wokół tego kursu. Również przy bezwietrznej pogodzie model ma tendencje do
przekraczania linii kursu na bazę (jednokrotnie lub z malejącą amplitudą)
Na lotnisku
Zasada ograniczonego zaufania
Autopilot niewątpliwie zwiększa bezpieczeństwo lotów FPV, nie jest jednak panaceum na
wszystkie niedoskonałości modelu i używanego sprzętu. Należy zawsze kierować się zasadą
ograniczonego zaufania do wszystkich elementów systemu
Przed startem
Przed startem należy skontrolować następujące elementy:
• pozycje neutralne przy włączaniu zasilania autopilota
• trymowanie modelu przed użyciem autopilota
• kontrola i kalibracja horyzontu dla czujników FMA
• sprawdzenie współpracy OSD/autopilot (reagowanie sterów w trybie stabilizacji)
Start
W trybie stabilizacji, przy drążkach w neutrum, przy wyrzucie modelu nastąpi gwałtowne
wyrównanie lotu – może to być zachowanie nieoczekiwane dla pilota.
Lot
W locie ze stabilizacją model znacznie szybciej reaguje na drążki, również zachowanie
modelu jest inne – przechyły modelu są proporcjonalne do wychyleń drążków.
Autopilot w trybie stabilizacji nie pozwoli na wykonanie figur akrobacyjnych (pętle, beczki,
lot na plecach)
Problemy
•
o Lot pod wiatr, głupienie GPS-a gdy model się cofa
o Zbyt szybki skręt przy wolnym GPS
o Problemy z GPS-em
o Zbyt duże wychylenie SK, korkociąg
o Słońce, chmury, zima (problemy z czujnikiem FMA)
Gdy coś nie działa
o Zła prędkość transmisji, brak podłączenia OSD
o Zła kalibracja FMA
o Przewody
o Ustawienia drążków (neutrum gaz na zero) podczas inicjalizacji autopilota
o Przełącznik autopilota
o Włączone menu główne OSD
o Ustawienia OSD
Jak to działa, czyli trochę nudnej teorii
Odchyłka kursu
Podstawowym parametrem, na którym opiera się autonomiczny lot autopilota jest odchyłka
aktualnego kursu modelu w stosunku do bezpośredniego kursu do bazy.
Aktualny
kurs
modelu
Kurs do
bazy
Odchyłka
kursu
Każde odchylenie kursu powoduje, że autopilot wychyla odpowiednio stery, aby model
wrócił na właściwy kurs. Im większa odchyłka, tym większe wychylenie sterów, ale dla
bezpieczeństwa maksymalne wychylenie sterów jest limitowane, aby nie spowodować np.
wpadnięcia modelu w korkociąg.
Szybkość skrętu
Kolejnym parametrem analizowanym przez autopilota jest szybkość skrętu modelu.
Szybkość
skrętu
Kurs
po upływie
sekundy
Kurs
początkowy
Ponieważ wszystkie dane o ruchu modelu, analizowane przez autopilot, pochodzą z systemu
GPS, więc aktualizowane są w zależności od modelu GPS-a raz na sekundę lub 5 razy na
sekundę. Dodatkowo nakłada się na to fakt, że GPS nie zwraca informacji o aktualnym kursie
modelu (nie ma wbudowanego kompasu), ale zwraca kurs wynikający z rzeczywiście
pokonanej przez model drogi (ang. CMG – course made good) w czasie pomiędzy kolejnymi
pomiarami GPS-a. Ilustruje to rysunek, na którym model wykonał szybki zakręt o 90 stopni:
Kurs
rzeczywisty po
sekundzie
Błąd
wyznaczenia
kursu przez
GPS
Kurs CMG
wyznaczony
przez GPS
po sekundzie
Kurs
początkowy
A więc szybkość skrętu modelu nie może być zbyt duża, bo GPS zacznie podawać
nieprawdziwe dane i cały system przestanie działać prawidłowo. Dlatego autopilot kontroluje
(ogranicza) i stabilizuje szybkość skrętu modelu, aby z jednej strony wykonać manewr
odpowiednio szybko, ale bez ryzyka utraty wiarygodności danych otrzymywanych z GPS.
Brak reakcji modelu
Kolejnym parametrem branym pod uwagę przez autopilota jest brak reakcji (lub słaba
reakcja) modelu na odchyłkę kursu, pomimo wychylenia odpowiednich powierzchni
sterowych modelu. Brak reakcji może być spowodowany np. bocznym wiatrem, prądami
termicznymi, złą kalibracją czujników horyzontu lub nieprawidłowym trymowaniem modelu.
Aktualny
kurs
modelu
Odchyłka
kursu
Kurs do
bazy
Boczny wiatr
Kompensacja braku reakcji modelu dokonywana jest w dłuższym okresie czasu, przez analizę
zachowania modelu oraz aktualnie działających poprawek wynikających z odchyłki kursu
oraz szybkości skrętu. Dodatkowe wychylenie dodawane jest systematycznie przez czas od
kilku do kilkudziesięciu sekund, aż do uzyskania właściwej reakcji modelu.
Neutrum sterów
Po włączeniu zasilania autopilot odczytuje stan kanałów RC: lotki, wysokość oraz kierunek i
zapamiętuje ten stan jako położenie neutralne sterów, odpowiadające stanowi gdy prawidłowo
wytrymowany model leci prosto, bez przechyłów. Dopiero do tego zapamiętanego stanu
kanałów dodawane są odpowiednie poprawki z systemu autopilota, powodujące odpowiednie
zmiany kursu. Z tego powodu ważne jest, aby w czasie kilku sekund po włączeniu zasilania
autopilota (i odbiornika RC), w czasie gdy dioda LED w autopilocie szybko miga, drążki w
nadajniku nie były przypadkowo wychylone.
Z tego względu, że ustawienia neutrum sterów są zapamiętywane tylko w czasie włączania
zasilania, wszelkie zmiany trymowania dokonane w czasie lotu nie będą uwzględnione przez
autopilota, aż do ponownego włączenia zasilania autopilota. Wynika to z faktu, że w czasie
lotu autopilot nie jest w stanie odróżnić zmian w trymowaniu od normalnego sterowania
modelem.
Warunki użytkowania
Urządzenie przeznaczone jest wyłącznie do prywatnego użytku w celach związanych z
amatorskim uprawianiem modelarstwa lotniczego. Używanie autopilota w celach
zarobkowych jest zabronione.
Używanie w celach militarnych lub w urządzeniach albo systemach związanych z ochroną
albo ratowaniem zdrowia ludzi jest zabronione.
Kopiowanie, powielanie, disasemblowanie kodu programu autopilota jest zabronione.
Kopiowanie, powielanie oraz sprzedaż układów autopilota bez zgody autora jest zabronione.
Urządzenie oraz kod programu jest chronione prawem autorskim oraz prawami pokrewnymi.
Nieprzestrzeganie powyższych ustaleń może spowodować pociągnięcie do odpowiedzialności
karnej.
Odpowiedzialność
Autor nie ponosi żadnej odpowiedzialności prawnej ani materialnej za ewentualne szkody
powstałe w wyniku użytkowania lub braku możliwości użytkowania autopilota.
Użytkownik ponosi wyłączną odpowiedzialność za użytkowanie urządzenia w sposób
bezpieczny dla ludzi, zwierząt oraz mienia w jego otoczeniu.
Korzystanie z autopilota nie zwalnia użytkownika z obowiązku przestrzegania prawa oraz
podjęcia odpowiednich starań i środków w celu zapewnienia bezpieczeństwa lotu modelu
zdalnie sterowanego.