Какая частота должна быть стабильна для моего цикла обновления вывода-считывания-вычисления-вывода квадрокоптера?

20

С каким 600-миллиметровым (2-футовым) мотор-квадрокоптером, какая частота должна оставаться стабильной для моего цикла обновления выходной-смысл-расчет-выходной мощности?

Я оцениваю общий взлетный вес примерно в 2 фунта (0,9 кг), который, как я ожидаю, в основном состоит из двигателей и батарей.

stability quadcopter

— Дэвид Кэри
источник

1

Я подозреваю, что здесь будут возможны только очень грубые ответы, так как есть много переменных, которые будут влиять на реакцию системы. Возможно, смотрите: Как мне рассчитать требуемую частоту петли для сервоконтроллера?

— Ракетный магнит

17

Как предполагает Rocketmagnet, какая частота вам «нужна», будет зависеть от многих вещей. Чем более отзывчивы ваши роторы, тем более чувствительным будет ваше ремесло к случайным выбросам команд мотора. Эти случайные пики могут быть вызваны зашумленными показаниями датчиков, вызванными физическими недостатками, что означает, что вам нужно будет уменьшить усиление контроллера, что, в свою очередь, может привести к тому, что ваш квадротор может стать более нестабильным. Некоторые другие факторы включают инерции вращения квадротора, шаг лопастей гребных винтов, расположение центра масс и расстояние между двигателями.

Я запрограммировал контроллер полета с нуля для своего 2-килограммового трикоптера, работающего на ATmega1280, и обнаружил, что в:

50 Гц: он останется в воздухе, но его почти невозможно контролировать.
100 Гц: Это, по крайней мере, позволит избежать немедленного опрокидывания в одну сторону.
200 Гц: я могу оставить его в закрытом помещении при парящем газе, и он останется более или менее на одном месте.

Может быть интересно отметить, что чем выше частота управления, тем более эффективными становятся ваши инерции ротора в отношении физических демпферов, что помогает свести на нет шум IMU и улучшить стабильность полета.

Но если бы мне пришлось дать строгое число для минимальной частоты обновления контроллера полета для квадротора такого размера, подходящего для навигации внутри помещений, исходя из личного опыта ...

Я бы сказал, 80 Гц.

— yoos
источник

1

Я не понимаю, почему вы предложили 80 Гц, когда вам приходилось использовать 200 Гц на гораздо большем корабле, если что-то, когда система меньше, вам нужно более короткое время выборки, поскольку собственные частоты выше, потому что там меньше инерция.

— Гонсало Луис

Есть ли какие-то преимущества при работе выше 200 Гц? У меня есть система, которая в данный момент работает на частоте 2 кГц, но за счет некоторого дополнительного веса.

— Tuskiomi

(Ух ты, это старая тема, но) @goncaloluis Я предложил 80 Гц как жесткий минимум. Вы абсолютно правы в том, что вам нужна более быстрая частота дискретизации для небольших судов. :)

— 17

1

@tuskiomi До определенного момента. Ваше приложение и желаемая пропускная способность должны управлять требуемой частотой контура управления, но, как многие отмечали, инерция в конечном итоге становится ограничивающим фактором.

— yoos

2

50-200 Гц это нормально, как мы видим в проектах с открытым исходным кодом. Необходимо учитывать, что в большинстве случаев ограничивающим фактором является инерция двигателей и связь с ESC.

— user65
источник

2

@Shahbaz: «открытый исходный код» влияет на наши знания о частоте контура управления. Если это не с открытым исходным кодом, мы, как правило, понятия не имеем, какова частота цикла управления.

— Дэвид Кэри

Не совсем верно. Контроллеры полета с закрытым исходным кодом обычно публикуют свою частоту управления. Большинство из них выдают управление на частоте 400 Гц, чтобы сделать их совместимыми со стандартными электронными регуляторами скорости (ESC). Например, популярный DJI Wookong-M: dji-innovations.com/tech-spec/wookong-m-sepc

— foobarbecue

1

Для того, чтобы получить точное число, вам необходимо иметь математическую модель своего ремесла и анализировать ее. Есть два варианта получить модель системы:

1) Вы получаете математическое представление квадрокоптера с помощью диаграмм свободного тела;

2) Вы создаете концерт для тестирования квадрокоптера без какой-либо системы управления и используете теорию идентификации, чтобы найти модель;

Тогда вам придется линеаризовать вашу модель, квадрокоптер по своей природе нелинейный. Составьте график системы, частота которой вам нужна примерно в два раза выше, чем частота вашей системы.

Это «про» способ сделать это. Если вы не хотите проходить через все это, используйте значение, подобное тому, что предложили user65 и yoos (прочитайте мой комментарий к ответу yoos), и повторяйте, пока не получите желаемое. Вы также не хотите, чтобы время выборки было слишком большим, потому что у вас начнутся проблемы, когда система управления реагирует на шум.

— Гонсало Луис
источник

1

На ваш вопрос можно ответить только конкретно, если у нас есть параметры модели вашей системы. Наиболее принципиальный подход к ответу на ваш вопрос заключается в представлении крайне нелинейной динамики вашей системы в дискретном времени; затем, используя это представление, можно определить максимальный размер шага, для которого достигается стабильность - это будет максимальное значение, которое ваша система может успешно использовать. Минимальный размер шага будет определяться не динамикой системы, а аппаратным обеспечением, которое вы используете. В этом случае меня беспокоит перегрузка.

— JSycamore
источник