Авиационный контроллер Arduino.

Этот проект контроллера полёта для Arduino был вдохновлён сборкой квадрокоптера с автоматической стабилизацией от Йоопа Броккинга. Моей целью было собрать этот дрон с нуля, а затем использовать Arduino в качестве контроллера вместо существующей платы контроллера полёта. Корпус дрона был спроектирован и напечатан на 3D-принтере

Итерации.

Проект прошел через несколько итераций. Версия 1 была создана с использованием платы Arduino Uno в качестве основы. Это была быстрая сборка, предназначенная для того, чтобы впервые заставить что-то подняться в воздух. Корпус был грубым по дизайну и имел множество недостатков, которые затрудняли работу с ним. Эти проблемы были устранены в следующей итерации дрона.

Главным улучшением версии 2 был редизайн корпуса дрона. Мой друг получил дрон DJI mini с раздвижными крыльями для хранения, и я хотел попробовать то же самое с этим проектом. Я заменил фиксированные крылья на крылья, которые полностью поворачивались в корпус. Во-вторых, я создал полную нижнюю половину дрона, чтобы батарея боль

БОМБА

Детали для этого проекта включали:

• Ардуино Нано.
• Акселерометр/гироскоп на чипе MPU6050.
• Чип барометра BMP280
• Бесколлекторные двигатели 4х2300 кВт.
• Электронные регуляторы скорости 4х30 А.
• 4x подшипники 699.
• 8 штук металлических штырьков M2.5x8
• 8x ¼" x 1/16" дисковые магниты N52
• Щит распределения электроэнергии.
• Светодиодный светильник.
• Провода/резисторы/конденсатор.
• Литий-полимерная батарея, 3 ячейки 2200 мАч.
• Выключатель с функцией скольжения
• 2 пружины ()
• 2x винты M3x20
• 2 штуки винтов M3x14
• 3 штуки винтов M3x6
• 7 шестигранных гаек M3

Ассамблея.

1 версия каждого файла должна быть напечатана для полной сборки.

Магниты:3 файла указывают, что они содержат в себе магниты. Чтобы добавить магниты, вам нужно добавить паузу на правильных высотах слоёв в слайсере. Эти магниты будут обеспечивать удобный доступ под крышкой дрона.

Настройка.

После того, как вы собрали дрон, вам нужно начать с запуска файла Drone_Setup. Это позволит вам пройти через серию подсказок, чтобы убедиться, что всё настроено правильно и используются правильные входные сигналы от пульта дистанционного управления. В конце этих подсказок все данные будут сохранены в EEPROM.
Далее запустите Drone_ESC_Calibrate, чтобы протестировать акселерометр и двигатели. Это позволит вам убедиться, что двигатели вращаются в правильных направлениях и что дрон считывает правильную ориентацию.
Как только это будет сделано, вы можете запустить Drone_Flight_Controller. Перед полетом вам следует начать с настройки значений PID в верхней части программы; это обеспечит вам оптимальную производительность.

Настройка PID.

Это процесс, который я использовал для настройки контроллера PID для автоматической стабилизации дрона. Может быть, есть лучшие способы, но этот подошел мне.

Будьте осторожны при выполнении этих действий. Используйте соответствующее защитное оборудование.

1. Установите коэффициент P на 1, а I/D на 0. Проверьте, чтобы дрон двигался в правильных направлениях при перемещении джойстиков.
2. D Гейн:
   1. Увеличивайте коэффициент усиления на 1 до тех пор, пока дрон не начнёт вести себя неспокойно в воздухе.
   2. Снижайте, пока дрон не начнёт летать стабильно.
   3. Отнимите 25%, чтобы получить конечное значение.
3. P Gain:
   1. Увеличивайте коэффициент P постепенно на 0,01, пока дрон не начнёт медленно колебаться.
   2. Уменьшите на 50%, чтобы получить конечное значение.
4. Я получаю:
   1. Увеличивайте I-гейн по частям по 0,2 до тех пор, пока дрон не начнёт перекомпенсировать.
   2. Уменьшите на 50%, чтобы получить конечное значение.
5. П Гейн снова:
   1. Увеличьте коэффициент усиления P до тех пор, пока он не начнёт колебаться.
   2. Отними несколько очков.
6. Оптимизируйте значения методом проб и ошибок.

Это был медленный процесс, чтобы получить значения, которые хорошо работали для меня.

Код.

Вы можете просмотреть код контроллера полёта.Здесь.На GitHub.

Обновления.

10-окт-23:

Добавлены новые версии STL-файлов с некоторыми обновлениями. Новый дизайн задней руки более эффективен и использует пружину вместо рычага. Также обновлена спецификация деталей.