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本帖最后由 Cortexxx 于 2016-11-23 14:00 编辑 & U' O7 r4 Y: @" ]/ ^- t 0 |0 n. F9 E! J& L0 `: L; k1 z 8月份众筹的板子 今天分享一下四轴飞控 + V2 _. }' c0 G1 Y: H5 @! H, ] 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# R3 N* w) K# |5 L5 F; o 个人认为最重要的就对PID的了解 和PID的调试 $ L, x; R* s' C, |% f7 w; q! A1 ^ ! {3 `5 j) S7 q: k; Q- q+ Z 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% l/ p0 _+ S5 P) f; _1 { 螺旋桨： 9寸 遥控器：天地灰6II " t3 W" `8 K) l 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。( p: S, x3 L2 z9 G7 d8 B7 |9 i 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% y6 X0 K7 l" C- K( U* C 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！ 机架：4502 V% e( y8 h+ U2 j" k' r3 J$ G6 P; 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& y: \- {- s6 B& o/ G" \% B: p# y I 7 Z6 e# f; E/ O/ F+ I4 N- } 第二步 调试陀螺仪0 N4 |/ U4 w/ j 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3 g9 e7 a2 ?4 n! a/ [. S3 @* Y* k7 X mpu6050用的是IIC接口 LZ用的软件模拟的IIC' R# Q) n3 \& t 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 m: L( c& D' C& r 1.IIC 和 UART 程序 2.初始化mpu6050 3.滤波 
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 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 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；' T& L: O2 u$ r( ^6 Z8 X 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 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) S$ Z! F8 E3 b 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！8 s7 t& l) I7 R i# R& P- i 两种方法：输入捕获 或者外中断加定时器4 c2 a7 D6 o8 I; N9 A& c 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；9 [6 k2 F: z& X7 e1 n; q 无刷电机的驱动 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) E) J* [# C S* v1 J* [$ r 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 PID控制器 包括比例积分微分$ s) } f1 l+ C. y$ a 航模采用的是位置式PID% ~) w2 q i( ]- l& q8 F1 C 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 2 u3 E! @8 a! M# ~$ o5 L- D1 K [9 b 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;% ^0 Q O4 I9 a$ P. ~ 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 q' H7 s+ C+ q 4 W& g# A+ O' F& l 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。 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！！/ B6 } s1 h0 [4 s) c 3 G& v4 E8 z% i% P$ Z" E! j0 V5 Y/ @/ e 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！2 ^4 ]: {9 ?7 t9 S/ p& O/ s, K 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。 P$ V; W- P |/ ~# n # ?: @8 _9 `* j6 H9 U 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！！！！！！！' L1 J% D5 i6 y 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。- ?- b+ @* e- Y, A1 {0 N ; Z# ]( a# h& m6 ^ M# \ 上图！上图！上图！" o! d% o/ v' [8 q& c( t* n0 v; z$ h1 a 
- G& Y* {7 ~6 ^7 M3 ^1 a& D& h5 { 
4 n4 R, o6 q2 H) Y0 f$ o# ^ 
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 $ G* a" D! D" ?1 G( T2 n 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！ ) X/ l& M. L" x# {' U 
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。