Публикации Занятия по БПЛА для допиков 3 лекция

Всероссийский сборник статей и публикаций института развития образования, повышения квалификации и переподготовки.

Язык издания: русский
Периодичность: ежедневно
Вид издания: сборник
Версия издания: электронное сетевое
Публикация: Занятия по БПЛА для допиков 3 лекция
Автор: Беркович Кирилл Юрьевич

НАСТРОЙКААППАРАТНО-ПРОГРАММНОЙ ЧАСТИТема 3.1 Настройка аппаратной частиПрошивка и настройка аппаратуры управленияНачнем с настройки радиоаппаратуры управления. Первым делом обновим прошивку нашей аппаратуры.Радиоаппаратура, которую мы используем в данном примере,поддерживает прошивку OpenTX, для прошивки нам понадобитсяOpenTX Companion, который можно скачать по ссылке в дополнительных материалах. Далее переходим в раздел «Параметры» –«Настройки». Здесь нам нужно настроить профиль нашей радиоаппаратуры. Для FrSky Taranis настройки выглядят следующим образомНастройки FrSky TaranisПодключаем радиоаппаратуру к стационарному компьютеру или ноутбуку без дрона.Переводим нижние тримеры в положение «друг к другу» и зажимаем кнопку включения. Подключаем USB. На левой панели создадим резервную копию прошивки. Выходим из меню и на левой панели нажимаем «Обновить прошивку передатчика». После прошивки отключаем USB-кабель и выходим из меню обновления на аппаратуре. После процедуры обновления рекомендуется проверить номер Mode. Для этого выбираем «Системные настройки» и переходим вовкладку «Radio Setup». Прокручиваем меню вниз до конца и находим настройку Mode. Выставляем значение 2.Крайне рекомендуется после обновления прошивки произвести калибровку стиков радиоаппаратуры. В системных настройках также переходим на вкладку «Hardware» и нажимаем «Calibration».Следуем инструкции на экране. Жмем Enter, выставляем стики и боковые крутилки в среднее положение, далее жмем Enter и переводим стики и крутилки в крайние положения (по кругу), далее жмемEnter и выходим.Необходимо создать новую модель для нашего дрона в аппаратуре управления. Для этого переходим в меню «Menu», выбираем свободную ячейку и, зажав кнопку Enter, выбираем «Create model».В настройках модели можно задавать настройки для каждой отдельной модели.Далее привяжем каналы к тумблерам на аппаратуре управления. Для этого в настройках модели перейдите на вкладку «Mixes» и выберите свободный канал. Зажав Enter, войдите в настройки канала и в пункте Source выберите тумблер, который желаете привязать к каналу. Теперь с помощью тумблера, который вы выбрали, можно менять значения на канале. С помощью этого, например, можно будет задать включение моторов дрона и другие функции.Прошивка и настройка приемникаНекоторым приемникам требуется прошивка, например, для работы по другому протоколу. Давайте разберем процедуру прошивки приемника. Обычно приемники прошиваются по проводу, но некоторые версии могут быть прошиты по радиоканалу без проводов (например, у FrSky такие приемники маркируются надписью OTA).На примере радиоаппаратуры Radiomaster рассмотрим прошивку приемника по каналу S.Port.Для прошивки подготовьте разъемы для задних портов аппаратуры управления S.Port, VBAT и GND. Соедините разъемы с приемником.Теперь необходимо скачать прошивку для приемника. Дляэтого переходим на сайт производителя приемника и загружаем актуальную прошивку.Далее переносим файл-прошивку на SD-карту для аппаратуры управления. Перенесите файл прошивки в папку «Firmware». Если у вас ее не было, то загрузите на любую SD-карту файлы для прошивки вашей аппаратуры. Для OpenTX их можно скачать по ссылке Распаковав архив, просто перенесите все файлы на SD-карту.Не забудьте добавить файл прошивки для приемника в папку «Firmware».В случае, если такой папки еще нет, нужно ее создать именно с таким названием.Далее подключаем приемник к аппаратуре управления с помощью провода.Включаем аппаратуру и переходим в системное меню, далее вовкладке «SD Card» переходим в папку «Firmware». Выбираем файлнашей прошивки и, зажав кнопку Enter, выбираем «Flash externalport». Дожидаемся прошивки приемника, отключаем приемник отаппаратуры управления и выключаем пульт.Процедура связки приемника и аппаратуры управленияBind – это процедура связки приемника и радиоаппаратурыуправления. По умолчанию приемник и пульт не знают друг о друге,и поэтому необходимо настроить их на работу на одной частоте.Для того чтобы подсоединить приемник к аппаратуре управления, перейдите на аппаратуру радиоуправления.Перейдите в меню модели на вкладку «Setup». В пункте InteranlRF выберите Mode – MULTI, Type – протокол работы с приемником(у нас это будет FrSky X) и Subtype – D16. Далее в пункте Receiverнажмите на Bind. Наш передатчик перешел в режим Bind. Далее наприемнике зажмите кнопку Bind (обычно единственная кнопка наприемнике и является кнопкой бинда) и подключите питание. Внимание! В целях безопасности на первых этапах подключайте питание только без пропеллеров! Можно отпустить кнопку бинда. Динамик на аппаратуре должен перестать пищать. Отключите питаниес приемника и подключите его снова. На аппаратуре управлениядолжен появиться индикатор сигнала. Приемник и аппаратура связаны.Активация и настройка видеопередатчикаБольшинство видеопередатчиков для беспилотников являютсяаналоговыми и не требуют процедуры активации. Но так какв нашей сборке мы используем цифровой видеопередатчик, то производителем заложена функция активации. Для активации нашегопередатчика потребуется программа DJI Assistant 2 FPV. В этойпрограмме необходимо пройти процедуру регистрации аккаунта.Открыв программу, подключаем наш передатчик к компьютеруи подключаем питание на дрон. Жмем на кнопку «Start Activation»и соглашаемся с политикой безопасности.Стоит отметить, что у многих передатчиков максимальнаямощность заблокирована по умолчанию. Определить это можнопри подключении очков.Чтобы разблокировать ее, создайте в файловой системе передатчика текстовый файл под названием naco.txt и запишите в негоединственное значение «1».Также необходимо произвести активацию видеоочков, чтобымы могли подключить их к видеопередатчику, т.е. к квадрокоптеру.С помощью той же самой программы подключаем очки к компьютеру и проводим процедуру активации по проводу USB-Type-C.Вставляем провод в разъем USB компьютера, другой конец –в разъем Type-C на очках.Теперь выполним процедуру связки очков и передатчика.Для этого включите очки и передатчик. Далее нажмите кнопку бинда на передатчике. Индикатор на нем должен загореться красным. Затем нажмите кнопку бинда на очках. По заверешении бинда индикатор на передатчике должен загореться зеленым, а в очках появиться картинка с камеры. Связка передатчика и очков завершена.Тема 3.2 Настройка программной частиПосле аппаратной настройки всех комплектующих дронаможно перейти к настройке прошивки полетного контроллера.Настройка программного обеспечения полетного контроллера является одним из важнейших этапов, ведь в полетном контроллере задаются сценарии работы дрона в полете.Подготовка программного обеспеченияДля нашего полетного контроллера будем использовать популярную прошивку с открытым исходным кодом Betaflight. Прошивка поддерживает большое количество контроллеров полета,в том числе и наш. С полным списком можно ознакомиться поссылке в дополнительных материалах.Для начала необходимо установить программу для настройкиBetaflight Configurator. После установки программы необходимовнимательно прочитать информацию в главном окне программы иустановить необходимые драйвера.Обновление прошивки полетного контроллераДля прошивки полетного контроллера понадобится сам дронс полетным контроллером с поддержкой Betaflight, USB-кабель,компьютер с выходом в интернет (для загрузки актуальной прошивки). Для обновления прошивки перейдите во вкладку «Программатор». Подключите USB ноутбука к полетному контроллеру.Если вы находитесь на вкладке «Программатор», то полетный контроллер перейдет автоматически в режим DFU. В первом выпадающем списке выберите ваш полетный контроллер, а в следующем списке последнюю версию прошивки.В окне Build Configuration в настройке Telemetry Protocol выберите «SMARTPORT»Нажмите «Загрузить прошивку». Прошивка загрузится из интернета. После загрузки прошивки нажмите «Прошить прошивку», чтобы прошить полетный контроллер.Далее нажмите на кнопку «Подключиться», чтобы перейти в режим настройки.Настройка полетного контроллераНа первой вкладке «Система» показана информация об ориентации полетного контроллера. Здесь важно убедиться в правильности установки полетного контроллера. То есть наклоныдрона в реальности должны соответствовать наклонам дрона на экране конфигуратора. Если наклоны не соответствуют реальным, это можно поменять во вкладке «Конфигурация». Также здесь можно откалибровать акселерометр и компас. Здесь же расположена информация о флагах, запрещающих ARM, напряжение и ток, а также данные о качестве связи. О каждом флаге можно подробнее узнать в документации проекта.Вкладка «Система»На вкладке «Порты» представлено окно настройки портов полетного контроллера. В данном окне настраиваются все подключенные к полетному контроллеру периферийные устройства: приемники, видеопередатчики и т.д. Выберите Serial Rx на тот порт, к которому у вас подключен приемник, на многих полетных контроллерах SBUS подключен ко второму порту, точный номерпорта можно посмотреть в инструкции вашего полетного контроллера. Identifier. В этом столбце указываются доступные на ПК порты. Configuration/MSP. Как следует из названия, обычно используется для связи периферии на более низком уровне с использованием MSP (последовательный протокол MultiWii). Здесь также можно установить конкретную скорость передачи данных по этому протоколу. Serial RX. Используется для настройки UART на получение последовательных данных от приемника. Это наиболее распространенное использование порта UART. Telemetry Output. Здесь выбирается протокол передачи телеметрии и указывается ПК, на каком порте она будет работать. Sensor Input. Здесь мы говорим полетному контроллеру, какойбудет использоваться датчик на этом порте. Например, если вы используете GPS, то следует указать его здесь. Peripherals. Здесь указываются периферийные устройства, которыми следует управлять с помощью полетного контроллера. Например, для управления видеопередатчиком.Далее выберите напротив UART6 конфигурацию MSP, а во вкладке «Периферия» во всплывающем окне выберите VTX (MSP+ Displayport). На вкладке «Выход телеметрии» выберите во всплывающем списке «SmartPort» напротив того UART, к которому был подключен S.Port на приемнике.Во вкладке «Конфигурация» размещены основные функции полетного контроллера, такие как включение датчиков и их частоты работы, функционал, связанный с работой периферийных устройств, а также здесь можно настроить расположение платы контроллера, например, если вы установили ее не в соответствии с носом коптера.Вкладка «Конфигурация»Вкладка «Питание и Батарея» отвечает за настройки датчиков питания дрона. Здесь можно выбрать источник данных о питании и задать настройки напряжения и емкости батареи. Оставьте настройки напряжения на банку по умолчанию и введите сведения о емкости вашей аккумуляторной батареи. Также настоятельно рекомендуется выполнить процедуру калибровки датчика напряжения и датчика тока.Вкладка «Питание и Батарея»С помощью вкладки «Предустановки» можно сохранить и загрузить готовые настройки параметров прошивки, а также скачатьготовые небольшие файлы с заранее установленными настройкамиот других пилотов и протестировать на своем дроне.Вкладка «PID-настройки» как несложно догадаться, отвечает за настройки PID-регулятора контроллера. Здесь задаются настройки и параметры профилей PID, Rate и настройкифильтров, а также настройки кривой газа. Стандартные настройкиPID-регулятора достаточно универсальны, поэтому новичку можнооставить их по умолчанию.Вкладка «PID-настройки»Далее во вкладке «Приемник» задаются настройки приемника. Здесь можно выбрать способ подключения приемника к полетному контроллеру, указать, нужно ли использовать телеметрию для передачи информации о состоянии дрона (заряд батареи, уровень сигнала) на аппаратуру управления, таблицу каналов, а также проверить работу приемника. Выберите режим работы приемника. В нашем случае приемник подключен через серийный порт по протоколу SBUS. Так как мы подключали телеметрию и во вкладке «Порты» выбирали SMARTPORT, то мы можемвключить телеметрию, которая будет передаваться на нашу аппаратуру управления. Проверьте правильность работы каналов. Отклоняя стики тангажа, крена, рысканья и газа убедитесь, что каналы на экране соответствуют отклонениям соответствующего стика. При неправильном определении каналов поменяйте карту каналов в этой же вкладке в окне «Карта каналов».Вкладка «Приемник»Следующая вкладка – «Режимы» – отвечает за настройку режимов аппаратуры управления. Здесь можно задать переход в состояние ARM/DISARM по тумблеру, установить режимыAngle и Horizon, Failsafe, настроить пищалки и др.Давайте подробнее разберем основные режимы полета БПЛА мультироторного типа. Всего существует три режима ручного управления: ACRO, STABILIZE(ANGLE), HORIZON.ACRO (Acrobat) – режим акробатических полетов. В данном режиме БПЛА производит полет только с использованием датчика акселерометра. Полетный контроллер стабилизирует дрон по углу, а стики аппаратуры управления меняют только угловую скорость по каждому каналу. Чем больше отклонение стика, тем больше скорость вращения БПЛА.Вкладка «Режимы»STABILIZE (Angle) – режим стабилизации. В данном режиме БПЛА стабилизируется по горизонту. Отклонение стиков управляет направлением движения, а угол наклона ограничен.HORIZON – смешанный режим. При отклонении стика до половины режим работает как STABILIZE, больше половины – как режим ACRO.По умолчанию в Betaflight используется режим ACRO. Его даже не нужно настраивать. Другие режимы настраиваются на вкладке «Режимы».В прошлой лекции мы научились привязывать к свободномуканалу тумблеры. Давайте настроим на свободные каналы три тумблера. Они будут отвечать за ARM, переключение режима полета ивключение Failsafe.После настройки каналов на аппаратуре управления перейдите на вкладку «Режимы» конфигуратора. Выберите режим «ARM» и номер канала «AUX». Теперь при переключении тумблера на экране будет показана палочка, которая меняет свое положение в зависимости от положения тумблера. С помощью ползунков настройте зону, в которой будет активирован данный режим. Далее также настроим режим «Angle». По умолчанию дрон напрошивке Betaflight летает в режиме ACRO – режим акробатических полетов. Данный режим не использует акселерометр, поэтому положение дрона не будет стабилизироваться по горизонту. Поэтому, чтобы режим удержания горизонта заработал, нам необходимо включить его на данной вкладке.Проделайте ту же самую процедуру с режимом Failsafe – режимотказа. При включении данного режима дрон будет выполнять сценарии, которые заданы в данном режиме. Этот режим следует включать только при отсутствии связи дрона и радиоаппаратуры управления в целях безопасности.Во вкладке «Моторы» настраиваются конфигурация моторов, их вращение и протокол работы с полетным контроллером. Также здесь можно проверить работу каждого мотора отдельно.Вкладка «Моторы»Настройте протокол работы регуляторов оборотов с полетным контроллером. Про протоколы работы можно узнать на сайте производителя полетного контроллера и регуляторов оборотов.Задайте конфигурацию вашего дрона в окне «Микшер», а также проверьте правильность вращения моторов и их назначение (нумерацию). «OSD» – вкладка для настройки OSD – OnScreen Display, текста на экране видеоочков. Данные настройки индивидуальны. Мы выбрали отображение высоты, режима полета и напряжения аккумулятора.Вкладка «OSD»Вкладка «Видеопередатчик» отвечает за настройки видеопередатчика. Данная вкладка будет доступна только при том условии, что ваш контроллер поддерживает работу с передатчиком напрямую. Во вкладке «Черный ящик» задаются настройки для логов полетной информации.Во вкладке «Командная строка» расположен интерфейс командной строки для продвинутой настройки или получения информации с помощью команд прошивки.Тема 3.3 Проверка работоспособности БПЛАНеобходимо соблюдать технику безопасности, а именно:– запускать двигатели только без пропеллеров;– не замыкать незаизолированные контактные площадки и провода, а также не касаться их;– не использовать неисправные аккумуляторные батареи;– проверять работоспособность только на открытом пространстве, чтобы моторы не касались ненужных вещей;– при проверке датчиков, двигателей, приемо-передающих устройств и каналов управления, а также при подключении квадрокоптера к компьютеру снимать пропеллеры;– проверки производить только с установленными антеннами.Приступим к проверке работоспособности квадрокоптера. Некоторые пункты проверки будут похожими на этапы сборки илинастройки квадрокоптера. Тем не менее, не стоит ими пренебрегать.1. Проверка крепления двигателейПри проверке креплений двигателей необходимо учитывать,что двигатели прикреплены к лучам при помощи винтов. При использовании слишком длинных винтов возможен контакт между винтом и обмоткой двигателя. Во время эксплуатации квадрокоптера винты могут повредить изоляцию, а так как рама обычно изготавливается из карбона и является проводником, то это может привести к короткому замыканию, которое может сжечь двигатели и электронику. Длина винтов определяется толщиной лучей и формой крепления двигателей. Если коротких винтов нет, рекомендуется использовать шайбы.2. Использование предохранителяПри первом подключении питания к квадрокоптеру рекомендуется использовать предохранитель или лампочку. Предохранитель защитит от повреждения электротехнику в случае короткогозамыкания или других неполадок. Изготовить предохранитель можно самостоятельно.3. Проверка ориентации квадрокоптера в пространствеДля проверки ориентации квадрокоптера в пространстве необходимо подключить его к компьютеру и открыть BetaflightConfigurator. Перейдя во вкладку «Настройка», можно увидеть 3Dмодель квадрокоптера. Необходимо отклонить квадрокоптер по оси тангажа и убедиться, что 3D-модель отклоняется так же, как реальный квадрокоптер. Далее повторяем эти действия для осей крена и рысканья. Если движения 3D-модели соответствуют движениям реального квадрокоптера, то все в порядке. При несоответствии движения модели и квадрокоптера необходимо проверить ориентацию полетного контроллера и исправить неполадки с помощью конфигуратора. Для этого переходим во вкладку «Конфигурация», в раздел «Совмещение платы и датчика». В этой вкладке нужно установить соответствующую ориентацию полетного контроллера, то естьуказать направление, где находится перед квадрокоптера. Из-за неправильной и ненастроенной ориентации полетного контроллера квадрокоптер может перевернуться или станет неуправляемым при первом полете.4. Проверка двигателейПри проверке двигателей необходимо ответить на 3 вопроса:– Все ли двигатели работают без нареканий?– Двигатели расположены в правильном порядке?– Направление вращения двигателей верное?Обратите внимание что проверка двигателей выполняется без пропеллеров и на чистом столе.Для проверки работоспособности двигателей необходимо подключить аккумуляторную батарею к квадрокоптеру. В конфигураторе переходим на вкладку «Motors», устанавливаем один флажок «Я понимаю опасность». Далее используем ползунки для подачи энергии на двигатели. Обороты повышаются с помощью ползунков в программе. Если ползунок на самом верху, то обороты на максимуме. Если ползунок внизу, то двигатель выключен. Это мы будем демонстрировать. Не нужно сильно повышать обороты двигателей, ведь без пропеллеров они могут перегретьсяи выйти из строя.Если один или несколько двигателей дергаются или вообще не реагируют на движение ползунка, проверьте пайку и проводное соединение между двигателем и регулятором оборотов (ESC) с контроллером полета.Если порядок правильный, также необходимо проверить, вращаются ли двигатели в правильном направлении. Если порядок неправильный, перейдите в раздел лекций по настройке двигателей.5. Калибровка регуляторов оборотовПри использовании протоколов DShot150, DShot300, DShot600, DShot1200 и DShot2400 калибровать регуляторы оборотов не нужно, как в нашем случае. Однако при использовании протоколов PWM, Oneshot125, Oneshot42 и Multishot необходима калибровка.Для программирования регуляторов оборотов нужно обратиться к руководству пользователя вашего полетного контроллера или регуляторов.6. Проверка работы «ARM», «DISARM» и газаДля данной проверки к компьютеру подключаться не нужно.Устанавливаем квадрокоптер без пропеллеров на ровную поверхность, подключаем аккумуляторную батарею. С помощью пульта дистанционного управления переводим квадрокоптер в режим «ARM», убеждаемся, что все моторы вращаются в нужные стороныи немного прибавляем газ. Необходимо прислушаться к необычным вибрациям и подергиваниям двигателей, когда частота вращения двигателей увеличивается.Если на данном этапе наблюдаются лишние вибрации и шумы, а также нестабильная работа двигателей, есть несколько вариантов решения проблемы:– установка демпфирующего крепления полетного контроллера и регуляторов оборотов;– использование режима 8К/8К looptime вместо 32К/32К, таккак в режиме 32К/32К гироскоп более чувствителен;– изменение настройки фильтров гироскопа в конфигуратореBetaflight.С подробным решение данных проблем вы сможете ознакомиться в дополнительных материалах под видео. Также необходимо проверить, реагирует ли квадрокоптер на команду «DISARM», отданную с пульта управления. Для этого переводим квадрокоптер в режим «ARM», поддерживая небольшой уровень газа, затем убавляем газ до минимума и отдаем команду «DISARM». Квадрокоптер должен выключить двигатели, вращение должно прекратиться. Данные действия необходимо повторить несколько раз и убедиться, что команды друг за другом работают безотказно. Если команды, упомянутые ранее, не работают, стоит проверить правильность настройки каналов управления в конфигураторе Betaflight и на пульте дистанционного управления.7. Проверка работы рысканья, крена и тангажаВ данном случае действуем так же, как при проверке газа. Устанавливаем квадрокоптер на ровной поверхности, подключаем аккумуляторную батарею, запускаем двигатели и немного прибавляемгаз. Затем на пульте управления необходимо дать команду квадрокоптеру отклониться по тангажу. При положительном наклоне или наклоне вперед задние двигатели должны вращаться быстрее, чем передние, при отрицательном – наоборот. Визуально отследить разницу оборотов невозможно, ее можно понять только на слух. Большое количество оборотов звучит высоко, как писк. Малое количество оборотов звучит низко. Если у одного двигателя звук низкий, а у остальных высокий, значит количество оборотов различается.Если все в порядке, проверяем таким же образом отклонение квадрокоптера по крену и рысканью.Если возникли проблемы, например квадрокоптер не меняет обороты при управляющем воздействии, необходимо проверить настройку каналов управления в конфигураторе Betaflight и на пульте управления.8. Настройка FailsafeТеперь нам необходимо проверить, насколько корректна настройка Failsafe, иначе при потере сигнала квадрокоптер может просто улететь и двигаться, пока не разрядится аккумуляторная батарея. Это нужно сделать в конфигураторе Betaflight. О том, как это сделать, мы расскажем далее в лекциях.9. Проверка работы видеопередатчикаДля проверки работы видеопередатчика необходимо подключить аккумуляторную батарею к квадрокоптеру. Отметим, что антенны на очках, экране и на видеопередатчике квадрокоптера должны быть установлены. Также стоит учитывать, что видеопередатчик сильно нагревается, когда находится в статичном положении, поэтому не рекомендуется оставлять квадрокоптер включенным слишком долго. При проверке работоспособности видеопередатчика на нашемпринимающем устройстве должна появиться картинка с камеры. Видео должно воспроизводиться без пауз, количество помех должно быть минимальным. В противном случае необходимо проверить качество пайки видеопередатчика и настройки видеопередатчика и принимающего сигнал устройства.10. Проверка крепежаДля того, чтобы проверить крепеж, необходимо взять в руки квадрокоптер и элементарно потрясти его. Если слышны постукивания, болтается крепеж или выскакивают провода, то необходимо выявить недоработку и исправить ее. Например, затянуть крепежные винты, уложить провода и приклеить их с помощью термопистолета.11. Проверка установки пропеллеровТеперь необходимо правильно установить пропеллеры, но подавать питание на квадрокоптер пока не нужно. При установке обращаем внимание на геометрию пропеллеров. Расположенные рядом или ближайшие друг к другу пропеллеры должны иметь зеркальную геометрию. Также обращаем внимание на состояние пропеллеров: они не должны быть деформированы, на них не должно быть сколов, трещин и царапин. После установки проверяем, не задевают ли пропеллеры элементы конструкции квадрокоптера, антенны или друг друга. Только после того, как мыубедились, что все в порядке, закручиваем гайки. Их необходимо крепко закрутить, в противном случае пропеллеры будут проскальзывать в полете или открутятся в воздухе.