ardupilot开发 --- 安装与调参篇

解锁电机前的安全检查 Pre-arm Safety Checks

安全检查包括：是否未校准、配置或传感器数据是否正确等等，某一项不通过则不允许解锁电机；
目的：防止炸机；
如何禁用这些安全检查？配置 ARMING_CHECK；
在标准参数Tab menu中，或直接配置ARMING_CHECK；

安全检查失败和修复

LED flashing yellow；
地面站的控制台会提示：The first cause of the Pre-Arm Check failure will be displayed in red on the HUD window；
常见的失败提示和原因：
AHRS: waiting for home ：GPS信号弱，室内？
EKF3 Roll/Pitch inconsistent by X degs ：室内？
EKF3 Yaw inconsistent by x degs ：罗盘有金属靠近？
AHRS: not using configured AHRS type：AHRS_EKF_TYPE配置不正确？
EKF3 waiting for GPS config data：GPS未连接或未正确配置？
其他安全检查失败：
Any failsafe (RC, Battery, GCS,etc.) will display a message and prevent arming
请参考https://ardupilot.org/copter/docs/common-prearm-safety-checks.html

解锁电机 Arming the motors

解锁电机，让电机开始运转，油门在中位值时是空转；

• 先启动遥控器，地面站；
• 接通飞机电源，等待陀螺仪校正完成（蓝灯，红灯闪烁）；
• 飞控进行安全检查，若有失败项目则黄灯闪烁；
• 检查当前飞行模式是否是Stabilize, ACRO, AltHold, Loiter, or PosHold 其一；
• 如果有安全开关，长按安全开关直到指示灯长亮；
• 如果是自动模式或需要GPS信号的模式，则等待GPS锁定；
• 解锁电机（油门杆右下推？）；
  如何上锁电机？？
  在任何飞行模式下？油门杆拉到最小值15秒；

在有的，模式下是解锁不了电机的：

几点注意事项

• 确保桨叶旋转方向；
• 确保陀螺仪能正常检查倾斜；
• 确保故障保护已经正确配置，radio, battery, and ekf/gps.
• auto模式下，确保GPS锁定；
• loiter前确保Stabilize正常，RTL前确保loiter正常，auto前确保RTL正常；
• 如果在其他模式飞行时出现意外或故障，要迅速切换到Stabilize或Acro 模式；
• 要保证电池高于80%再飞行；
• 上电前要保持飞机水平放置，以进行上电后的陀螺仪校准；
• 不要设置Radio Trim；
• 飞控会在电机解锁时将当前位置作为Home点；
• 配置一个RC通道作为电机的紧急停机开关；
• 其他；

调参

根据桨叶尺寸配置MOT_THST_EXPO

要保证控制品质，就必须保证电机推理曲线的线性；
引起电机推力曲线非线性的原因主要有：

• 油门增加，电压下降；
• ESCs 的 PWM range 配置不合理；
• 螺旋桨、ESC和电机组合产生的推力非线性

thrust expo是啥？
MOT_THST_EXPO决定了推力（拉力）曲线的形状，是直线（线性）还是曲线（非线性），如下图：

• MOT_THST_EXPO为0表示推力曲线是直线；
• MOT_THST_EXPO为1推力曲线是最弯曲；
• 默认值一般为0.5； 不要相信制造商的推力曲线数据，因为它们经常不准确；
  注意：Some ESCs have built-in linearizing curves and the default EXPO value of “0.65” will cause stability issues, requiring thrust stand measurements to adjust the EXPO. Typically, values of “0” to “0.2” will result.
  thrust stand：译为推力测量台；
  
  说明：
  横坐标应该是推力，纵坐标是pwm；before0、0.5、1三条曲线是相同的，为了对比弯曲程度而已； 不要相信制造商的推力曲线数据，因为它们经常不准确；

MOT_THST_EXPO与螺旋桨叶尺寸的关系，下图可以作为参考，不一定准确，如果想要更准确请使用推力推量仪器进行具体测量：

总结：根据螺旋桨尺寸来配置MOT_THST_EXPO，默认取0.5；

Motors 参数

MOT_PWM_MAX: Check ESC manual for fixed range or 2000us
MOT_PWM_MIN: Check ESC manual for fixed range or 1000us
MOT_SPIN_ARM: use the motor test feature to determine a value which will reliably start the motors spinning at a low rpm as an indication of the armed state.
MOT_SPIN_MAX: 0.95
MOT_SPIN_MIN: use the motor test feature and motor test data, if available, to set the lower range of linear thrust. The default value is usually adequate for hobby uses.
MOT_THST_HOVER: 0.25 or below the expected actual hover thrust percentage (lower is safe)

限幅参数，滤波器参数（起飞前）

• INS_ACCEL_FILTER
  用于加速度计的低通滤波器的剪切频率
  10Hz
• INS_GYRO_FILTER
  用于陀螺仪的低通滤波器的剪切频率
  80Hz for 5 inch props, 40Hz for 10 inch props, 20Hz for 20 inch props (or larger)
• ATC_ACCEL_P_MAX:
  pitch通道允许的角加速度最大值
  110000 for 10 inch props, 50000 for 20 inch props, 20000 for 30 inch
• ATC_ACCEL_R_MAX
  110000 for 10 inch props, 50000 for 20 inch props, 20000 for 30 inch props
• ATC_ACCEL_Y_MAX
  27000 for 10 inch props, 18000 for 20 inch props, 9000 for 30 inch props
• ATC_RAT_PIT_FLTD: INS_GYRO_FILTER / 2
  Pitch axis rate controller derivative frequency in Hz
• ATC_RAT_PIT_FLTT: INS_GYRO_FILTER / 2
  Pitch axis rate controller target frequency in Hz
• ATC_RAT_RLL_FLTD: INS_GYRO_FILTER / 2
• ATC_RAT_RLL_FLTT: INS_GYRO_FILTER / 2
• ATC_RAT_YAW_FLTE: 2
  Yaw axis rate controller error frequency in Hz
• ATC_RAT_YAW_FLTT: INS_GYRO_FILTER / 2
  Yaw axis rate controller target frequency in Hz

以上参数的配置可以在：SETUP/Mandatory Hardware/Initial Parameter Setup

测试自稳，调节参数

以自稳模式尝试推动油门起飞；
如果飞机左右摇晃很厉害则尝试减小以下角速度环的参数50%：

• ATC_RAT_PIT_P
• ATC_RAT_PIT_I
• ATC_RAT_PIT_D
• ATC_RAT_RLL_P
• ATC_RAT_RLL_I
• ATC_RAT_RLL_D

减小到不来回震荡为止；

测试定高，调节参数

确保MOT_HOVER_LEARN为2；
以自稳模式起飞并保持在5m左右的高度；
让高度控制器持续作用30秒左右直到飞机高度稳定，飞机稳定后MOT_THST_HOVER参数会被自动设置？？？
将飞机Land，然后调节一下参数：

• PSC_ACCZ_I ：2 * MOT_THST_HOVER
• PSC_ACCZ_P ：MOT_THST_HOVER
  调节后如果飞机在定高模式下仍然上下起伏很明显，尝试调小一下参数50%，持续调小直到稳定：
• PSC_POSZ_P
• PSC_VELZ_P

陷波滤波参数

自稳，定高模式都没问题后，尝试调节陷波滤波参数以获得更好的飞行性能：
不同于上节提到的低通滤波器；
在配置如何配置陷波滤波前，先要测量那种频率的信号需要被滤除？一般哟啊滤除的是电机引起的震动信号，那如何测量这些震动信号的频率？
See the Measuring Vibration with IMU Batch Sampler page

Throttle Based Dynamic Notch Setup

测量震动噪声的频率 震动测量

IMU BatchSampler：用于记录IMU的高频数据到log中；
这些数据可用于FFT分析；

配置陷波滤波器参数

只针对陀螺仪？只有陀螺仪有陷波滤波？谐波陷波滤波？harmonic notch filter？
震动频率的来源：电机的旋转频率以及该旋转频率的谐波（2次3次？）；
如果存在多个震动来源，并且震动频率不同，可以考虑启用多个陷波滤波器，但是每个滤波器就会占用一定cpu资源，要慎重启用；如INS_HNTCH_ENABLE = 1 启用滤波器1，INS_HNTC2_ENABLE = 1启用滤波器2；
关于陷波滤波器的参数：

• 设置模式为Throttle Based Dynamic Notch
  INS_HNTCH_MODE = 1.
• 开启陷波滤波器
  INS_HNTCH_ENABLE = 1
• INS_HNTCH_REF
  频率的放大系数，这个参数决定了陷波频率随着油门变化而变化的程度；mode为1时一般将其设置为0；
  设为0时为静态陷波滤波器；mode不同该参数的设法不同，请参考文档；
• INS_HNTCH_FREQ
  陷波滤波器的中心频率，即设置为要滤除的频率；
• INS_HNTCH_BW
  陷波滤波器的带宽，一般设置为中心频率的一半，即 INS_HNTCH_FREQ / 2
• INS_HNTCH_FM_RAT
  ？？？
• INS_HNTCH_HMNCS
  要滤除的谐波，以INS_HNTCH_FREQ 为基波；例如INS_HNTCH_HMNCS设为3，则要滤除的信号包括：基波、1次2次3次4次谐波？？