DIY飞控技术心得

一．软件的差异性和重要性

以上是三款国外开源飞控，外表看起来差不多，但是性能和价格相差很大。为什么呢？

读了开源程序发现，KK飞控只有200行左右，MK有4000多行，软件才是真正区分飞控的关键。

硬件制板只要10天，软件调试少则半年、多则一年，

可以毫不夸张的说，硬件、外设是瓶，软件才是瓶中酒。而大多数用户雾里看花，看不到飞控软件的区别。

软件调一年？夸张了吧？要调试什么呢？请往下看：


二．没有好的算法，传感器啥都测不到

油门变大，传感器变得惨不忍睹。不同的滤波算法，图中蓝色、红色、黄色、棕色几根线（4个值求平均、8值平均、16平均，卡尔曼滤波）区别就很大了。
即使传感器选型一样，不同工程师选取算法不同，区别很大。抗震性能，会完全不一样。
做无人机的会用大名鼎鼎的“卡尔曼算法”。该算法的好处，可以从混乱的值中，找到真值。为了做好算法，要调试好几个月。

三．干扰加速度影响

飞控靠重力测垂直，有时候会很不靠谱。比如坐在过山车里，车子加速会感到“推背感”，转弯的时候会感到“往外甩”，在过山车里挂一个坠子，坠子会甩得乱七八糟。所以重力测定，会很不准确。

干扰加速度大的时候可以达到3-4倍重力。很吓人吧，如果不做软件估算并补偿，重力会被完全淹没掉，现在大多数飞控都有“加速度健康值”一项显示，但此值没有计算标准，有可能同样的飞行，A飞控“健康值”为0，但B飞控“健康值”能为50，这与工程师设计、调试也有关。


这是模友的飞行截图，可以看到139km/h以上时，健康值只剩下5了。


四．姿态解算

刚才讲了传感器容易不准确，再用这不准确的测量值，计算飞行姿态，

欧拉角、四元数算法（分为一阶、二阶、有的无人机用十六阶），不同的姿态解算办法，准确性也有差异，看看下图两曲线的吻合度。这些差异都是“动态误差”，也就是说地面看不出来，只有飞起来才看得出来：

为了做得更准，又要调试好几个月。


五．PID--“飞行控制算法”

在百度文库搜索“PID”论文，结果共1453197篇。PID种类丰富。有简单的、微分先行、模糊控制、神经网络控制、自适应（自学习）控制……..本人对模糊控制情有独钟，不同设计师也会选取不同的算法。

PID调节需要一个工程师长期经验。通常是要测量系统响应曲线、分析系统极点（震荡点），搞无人机的兄弟还会做matlab仿真，画很多的响应图、极点分析。写很多论文。

然后调啊调，终于有一天，发现调得很稳了，就像下面这张图，“模糊控制”曲线比“变PID控制”曲线震荡小，更稳。

升级一点，采用微分先行（避免控制值突变）、增加各种智能控制、限幅之类。

花这么多时间调这个有什么用呢？调好了，看看大疆的四轴漂亮的“锁点”、老外用四轴打乒乓球、用四轴盖房子，相当之稳定，锁在空中跟静止了似的。


六关于螺旋失速

微风+2212电机+2200mah电池，相当好飞，相信极少有人能把它飞螺旋掉。

查资料说，螺旋是因为气流分离，舵量无效。拿扔扑克作比方。如果扑克“切着风”扔，可以飞很远；如果扑克“气流分离”了，那么它会像一张纸片一样飘落。
于是在PID控制算法里，增加防止气流分离的办法（慢速控制），问题迎刃而解。