پرواز كوادروتور

آشنايي كامل با مدهاي كاري فلايت كنترل APM {جلسه سي ام}

مدهاي كاري فلايت كنترل APM

در اين جلسه به بررسي مدهاي كاري فلايت كنترل APM مي پردازيم.

به طور كلي 15 مد كاري داريم كه 10 تاي آنها به صورت معمول استفاده مي شود. مدهاي كاري را در حقيقت براي اتومات كردن بيشتر ربات به كار مي برند. به سه طريق مي توان به مدهاي كاري فلايت كنترل حين پرواز دسترسي داشت.

  1. فرستنده راديوكنترل
  2. كامپيوتر همراه(با استفاده از بلوتوث و…)
  3. ايستگاه زميني(GCS)
  4. ماموريت از پيش تعيين شده در حافظه فلايت كنترل

براي دسترسي به مدهاي كاري فلايت كنترل APM در ميشن پلنر و تنظيمات مربوطه براي كانال 5 راديوكنترل مي توانيد از صفحه زير استفاده كنيد.

مدهاي پروازي mission planner

هنگامي كه براي اولين بار شروع به پرواز مي كنيد بهتر است از مدهاي اصلي زير كمك بگيريد. اين 5 مد كاري فلايت كنترل APM ازمهمترين مدهاي مورد استفاده در فلايت كنترل APM مي باشند.

  1. Stabilize
  2. Alt Hold
  3. Loiter
  4. RTL (Return-to-Launch)
  5. Auto

مدهاي پروازي اضافي به صورت زير است:

  1. Acro
  2. Sport
  3. Drift
  4. Guided
  5. Circle
  6. PosHold
  7. Land
  8. Brake
  9. Follow Me
  10. Simple and Super Simple

معمولا بيشتر فرستنده ها داراي سه كليد وضعيتي مي باشند بنابراين تنها مي توانيد از 6تاي مدهاي فوق بهره ببريد و در صورتي كه فرستنده شما داراي كليدهاي سه وضعيتي هم مي باشد مي توانيد از مدهاي بيشتري بهره ببريد.

تنظيمات مدهاي فلايت كنترل APM

در صورتي كه از كليد روتاري ولوم استفاده مي كنيد اگر داراي علامت است مي توانيد به صورت زير تنظيم كنيد.

كليد تنظيم كردن مد ها

و در صورتي كه كليد ولوم روي راديوكنترلتان داراي علامت خاصي نيست مي توانيد از يك چسب كاغذي در اطراف آن استفاده كنيد.

مدهاي پروازي mission planner

مد های پروازی كه وابسته به GPS است به صورت زير است:

در مورد مدهای كاري فلايت كنترل APM که از ديتاهاي موقعیت GPS استفاده میکنند، نیاز به قفل GPS قبل ازحركت مي باشد.

مد های كاري فلايت كنترل APM که نیاز به قفل GPS قبل از پروازدارند به صورت زير است:

  1. Loiter
  2. RTL (Return-to-Launch)
  3. Auto
  4. Guided
  5. Drift
  6. PosHold
  7. Follow Me
  8. Circle

مدهايي كه نیاز به GPS ندارند:

  1. Stabilize
  2. Alt Hold
  3. Acro
  4. Sport
  5. Land

 

  1. Acro Mode
  2. Altitude Hold Mode
  3. Auto Mode
  4. Brake Mode
  5. Circle Mode
  6. Drift Mode
  7. Follow Me Mode (GSC Enabled)
  8. Guided Mode
  9. Land Mode
  10. Loiter Mode
  11. PosHold Mode
  12. Position Mode
  13. RTL Mode
  14. Simple and Super Simple Modes
  15. Sport Mode
  16. Stabilize Mode
  1. roll و pitch ورودی توسط خلبان زاویه اي به صورت جزيي را تحت تاثیر قرار می دهد، هنگامی که خلبان جوي استيك roll و pitch را رها می کند ربات بصورت اتوماتیک خود را میزان می کند.
  2. هنگامي كه خلبان نیازمند اين است كه به طور مرتب ورودی roll و pitch را در هنگام قرار گرفتن در باد تنظيم كند تا وسیله در محل خود ثابت بماند اين مد بسيار كارامد مي باشد.
  3. ورودی yaw توسط خلبان نرخ تغییرات heading را کنترل میکند، هنگامی که خلبان جوي استيك yaw را رها مي کند ربات مي بايست با heading فعلی خود به صورت ثابت نگه دارد.
  4. اهرم تراتل(throttle) اعمالی توسط خلبان سرعت متوسط موتورها را کنترل ميكند و با تنظیم گاز ثابت مي بايست ارتفاع نهایی ربات خود را حفظ کرد. اگر خلبان اهرم تراتل را به پایین ترین وضیعت بياورد، موتور ها به كمترين دور خود یعنی MOT_SPIN_ARMED خواهند رسید و پرنده ارتفاع خود را از دست مي دهد.
  5. تراتل ارسالي به موتورها به صورت اتوماتیک بر اساس زاویه ی کج شدن ربات تغییر می کنند(بويژه هنگامي كه ربات بسيار كج مي شود) و خلبان بايد براي كاهش تغييرات تراتل مورد نظر را تغيير دهد.

 

در مد ارتفاع ثابت ، ربات ارتفاع ثابتی را به خود مي گيرد و اجازه مي دهد كه شما چرخش هاي roll ،pitch، yaw را انجام دهيد، در این وضعيت roll، pitch، yaw همانند مد Stabilize mode عمل می کنند.

مد ALT

Automatic altitude hold در مدهاي ديگر پروازي همانند Loiter، Sport و غيره نيز وجود دارد و ميتوانيد از اين اطلاعات در آن مدهاي پروازي نيز بهره بگيريد.

توجه
فلایت کنترل از يك فشارسنج براي تعيين فشارهوا استفاده مي كند كه اين فشارها را به جای ارتفاع حقیقی مورد نظر قرار میدهد، بجز اینکه در نزديكي سطح زمين و در محدوده 6 متري قرار داشته باشيد. در ارتفاع كمتر از 8متر چنانچه سونار فعال باشد لاعث تعيين دقيق تر ارتفاع مي گردد.

کنترل:

  1. خلبان می تواند با جوي استيك throttle افزایش و کاهش ارتفاع را کنترل نماید.
  2. اگر دسته ی throttle، در میانه ( 40% تا 60%) باشد، ربات ارتفاع خود را حفظ میکند.
  3. در محدوده خارج از این ناحيه (mid-throttle deadzone) بعنوان مثال کمتر از 40% یا بالای 60%، ربات مطابق انحراف تراتل کاهش یا افزایش ارتفاع ميدهد. اگر دسته ی تراتل تا كمترين مقدار ممكن پایین آورده شود، ربات با سرعت 2.5 متر بر ثانیه کاهش ارتفاع مي دهد و اگر جوي استيك تراتل تا بالاترين مقدار ممكن بالا برده شود، ربات با سرعت 2.5 متر بر ثانیه افزایش ارتفاع دارد، سرعت ربات را می توان توسط پارامتر PILOT_VELZ_MAX تغییر داد.
  4. محدوده ی حساسیت توسط پارامتر THR_DZ (نسخه ی AC3.2 و بالاتر) تعیین می شود. این محدوده باید مابین 0 تا 400 باشد، 0 به معنی نبود محدوده و 100 به معنی محدوده 10% بالاتر و پایین تر از mid throttle است.
  5. ورژن AC3.1 و بالاتر اجازه ی روشن و خاموش کردن در مد altitude hold را می دهند، هنگام خاموش کردن، ربات باید در محل فرود چند ثانیه ای باقی بماند تا  “landing checker” وضعيت تایید فرود را مورد بررسي قرار دهد و خاموش شدن را تاييد كند.

با استفاده از اين مد مي توان پرنده را در موقعیت، ارتفاع و جهت فعلي نگه داشت. در اين مد خلبان با استفاده از حركت دستي مي تواند پرنده را حركت دهد و در صورتي كه جوي استيك ها را رها كند پرنده در جاي خود ثابت باقي مي ماند..

قفل مناسب GPS، تداخل كم مغناطیسی در قطب نما و لرزش کم برای دستیابی به کارایی بهتر این مد مورد توجه هستند.

کنترل

خلبان میتواند موقعیت پرنده را با جوي استيك ها کنترل کند.

  1. موقعیت افقی پرنده، توسط دسته های roll و pitch با سرعت ماكزيمم افقی 5 متر بر ثانیه می تواند تغییر کند و بعد از رها کردن دسته ها به آرامی به حالت سکون برگردد.
  2. ارتفاع را مي توان با جوي استيك تراتل تنظيم كرد.(همانند مد Altitude Hold).
  3. جهت پرنده می تواند توسط جوي استيك yaw تنظیم كرد.

WPNAV_LOIT_SPEED:  ماكزيمم سرعت افقی به cm/s. مثال 500 = 5m/s. بیشینه ی شتاب در مد loiter همیشه 1/2 سرعت loiter است.

WPNAV_LOIT_MAXA: ماكزيمم شتاب به cm/s/s. مقدار های بالاتر باعث میشود که پرنده شتاب گرفتن و متوقف شدن پرنده سریع اتفاق بیافتد.

WPNAV_LOIT_MINA: مينيمم شتاب به cm/s/s. مقدار های بالاتر باعث توقف پرنده مي شود هنگامي كه اهرم جوي استيك در وسط قرار دارد، ولي موجب تکان سریع و بزرگ پرنده در هنگام توقف می شود.

WPNAV_LOIT_JERK: ماكزيمم تغییرات شتاب به سانتی متر بر cm/s/s/s. مقدار بیشتر ربات را پرشتاب تر و مقدار کمتر آن را آهسته تر میکند.

POS_XY_P: خطاي وضعيت افقي را تبديل مي كند، معمولا لازم نیست تغییر دهید.

VEL_XY_P: سرعت مطلوب را با استفاده از شتاب مطلوب تبديل مي كند، معمولا لازم نیست تغییر دهید.

در مد Auto پرنده ماموريتي را كه از پيش در حافظه آن ذخيره شده است به اجرا در مي آورد ( به عنوان مثال waypoints) و دستورات را انجام می دهد.

مد AUTO

مد Auto کنترل ارتفاع را با مد AltHold انجام مي دهد و کنترل موقعیت را با مد Loiter انجام مي دهد بنابراين قبل از اينكه اين مدها صحيح كار نمي كنند سعی نکنید از مد Auto استفاده کنید.

کنترل:

چنانچه شروع ماموریت پرنده از روی زمین است، خلبان باید مطمئن باشد که جوي استيك تراتل مينيمم باشد و بعد از اطمینان مد Auto را فعال کند. چنانچه اولین دستور در ماموریت پرواز تيك آف باشد، اما وسیله قبلا تيك آف كرده باشد، دستور تيك آف، به حالت انجام شده پرش ميكند و ربات به حالت بعدي مي رود. در هر مرحله خلبان می تواند کنترل را از مد Auto تغيير دهد و برای این کار کافی است مد Auto را به مدی دیگر مثل Stabilize یا Loiter تغییر دهد. اگر خلبان دوباره به مد Auto بازگردد، ماموریت دوباره از ابتدا آغاز مي شود.

در طی انجام ماموریت ورودی های Roll،Pitch ارسالي از طرف خلبان نادیده گرفته مي شود ولی اثر yaw با ورودی خلبان لحاظ خواهد شد.

پایان يك ماموریت

هر ماموریتي می تواند به سادگی در انتهای خود مد RTL را داشته باشد تا از برگشت ربات به خانه مطمئن باشيم. البته به عنوان يك جايگزين مي توانيد از مد LAND نيز استفاده كنيد تا در يك مكان امن فرود آيد. در صورتي كه از مدهاي RTL و LAND استفاده نمي كنيد ربات در نقطه پاياني (يعني همان WAY POINT پاياني )متوقف مي شود و خلبان مي تواند دستورات لازم را با فرستنده اعمال كند. در هر نقطه ای پرنده زمین را لمس کرد، خلبان بایستی جوي استيك تراتل را به مقدار مينيمم بياورد تا موتورها خاموش شوند و يك فرود امن داشته باشيم.

ماكزيمم سرعت افقی پرنده را می توان توسط WPNAV_SPEED از Mission Planner تعیین كرد. مقدار پیش فرض آن 500 به معنی 5 متر بر ثانیه است، یک پرنده ی عادي میتواند قبل ازاینکه کنترل سرعت افقی و ارتفاع آن از دست برود به سرعت 10 تا 15 متر بر ثانیه دست پيدا كند.

سرعت عمودی، به صورت مشابه با پارامتر WPNAV_SPEED_UP و WPNAV_SPEED_DN تغییر پيدا مي كند.

RTL MODE

مد RTL كه مخفف Return To Launch مي باشد به معناي بازگشت به خانه مي باشد. البته Launch به معناي جايي است كه ماموريت از آنجا شروع شده است و ما به صورت مختصر از لغت خانه استفاده كرده ايم. به محض اينكه به پرنده دستور RTL داده شود به نقطه شروع پرواز باز مي گردد. در زير نحوه انجام RTL توسط پرنده را شرح مي دهيم.

مد RTL

هنگامي كه مد RTL انتخاب مي شود ربات به نقطه شروع پرواز برميگردد و براي اينكار ربات ابتدا ارتفاع پرواز را تا نقطه RTL-ALT افزايش مي دهد يا در صورتي كه ارتفاع ربات از مقدار RTL-ALT بيشتر باشد در همان ارتفاع باقي مي ماند. مقدار پيش فرض براي RTL-ALT عدد 15متر مي باشد. حالا اين RTL-ALT چيست؟

RTL-ALT مخفف Return To Launch Altitude مي باشد و به معناي حداقل ارتفاعي مي باشد كه ربات بايد قبل از شروع بازگشت به خانه در آن ارتفاع قرار بگيرد. محدوده مورد نظر از 0 تا 80 متر است و شما مي توانيد مقدار پيش فرض كه 15 متر مي باشد را به هريك از مقادير بالا تغيير دهيد و در صورتي كه مي خواهيد ربات در همان ارتفاعي كه هست به خانه برگردد روي مقدار 0 قرار دهيد.

مد RTL يك مد وابسته به GPS مي باشد پس قبل از شروع به كار با برد APM مطمعن شويد كه چراغ آبي رنگ روي برد APM از حالت چشمك زن خارج شود و به صورت ثابت و دايمي روشن باشد كه به معناي راه اندازي كامل GPS مي باشد. در صورتي كه چراغ آبي رنگ روي برد به حالت چشمك زن بود يعني اينكه GPS متصل شده است ولي آماده به كار نيست. دقت كنيد كه براي ماژول هايي كه GPS و قطب نما با هم هستند تا زماني كه هر دو تنظيم نشده باشند LED چشمك مي زند ولي در ماژول هايي كه GPS به تنهايي است اتصال و شروع به كار GPS باعث روشن ماندن دايمي LED آبي رنگ مي شود.

نکته:

در مد RTL فلايت كنترلر از سنسور فشار نصب شده بر روي آن جهت تعيين ارتفاع پرواز كمك مي گيرد تا به ارتفاع مورد نظر برسد(مگر اينكه در ارتفاع 20 فوتي(حدودا 6متر) سطح زمين باشيد و سنسور سونار هم نصب كرده باشيد).

پارامترهاي قابل تنظيم در مد RTL

RTL-ALT: حداقل ارتفاعي كه كه كوادكوپتر براي بازگشت به خانه در آن قرار ميگيرد.

Range Increment Units
0 – 8000 1 Centimeters
  • انتخاب صفر به منزله بازگشت به خانه از همان ارتفاع لحظه اي كوادكوپتر مي باشد.
  • ارتفاع برگشت را مي توانيد از 0 تا 8000 سانتي متر تنظيم كنيد.
  • ارتفاع برگشت در حالت پيشفرض روي 1500 سانتي متر كه معادل 15 متر مي باشد است.

RTL-ALT-FINAL: ارتفاعي است كه كوادكوپتر بعد از انجام ماموريت و رسيدن به بالاي سر نقطه شروع در آن قرار مي گيرد.

Range Increment Units
 0- 1000 1 Centimeters
  • وارد كردن عدد 0 به منزله نشستن روي زمين و فرود كامل است.
  • ارتفاع نهايي پرواز را مي توانيد از 0 تا 1000 سانتي متر تنظيم كنيد.

RTL-LOIT-TIME: مدت زماني است كه كوادكوپتر بعد از رسيدن به بالاي سر نقطه پرواز به حالت هاور باقي مي ماند و منتظر فرود مي ماند(هاور به معناي ثابت ماندن در يك نقطه مي باشد). LOIT مخفف Loiter مي باشد و به معناي درنگ كردن مي باشد.

Range Increment Units
0 – 60000 1000 ms
  • مدت زمان ثابت ماندن در بالاي سر نقطه شروع مي تواند از 0 تا 60 ثانيه باشد.

WP-YAW-BEHAVIOR: تنظيمات مربوط به YAW را در هنگام ماموريت يا مد RTL بيان مي كند.

Values
Value Meaning
0 Never change yaw
1 Face next waypoint
2 Face next waypoint except RTL
3 Face along GPS course
  • انتخاب 0 به معناي اين است كه چرخش حول محور Z يا همان ياو هرگز تغيير نكند.
  • انتخاب 1 به معناي قرارگيري در وضعيت نقطه بعدي مي باشد. كه باعث مي شود در طي ماموريت RTL رو در روي Home قرار بگيرد.
  • انتخاب 2 به معناي قرارگيري در وضعيت نقطه بعدي مي باشد بجز در مواردي كه مد RTL داريم. يعني در مد RTL اين وضعيت ناديده گرفته مي شود و كوادكوپتر آخرين وضعيت خود را دنبال مي كند و كاري به كار عدد 2 ندارد!!!
  • انتخاب عدد 3 باعث مي شود كه فقط در امتداد مسير GPS قرار بگيرد.

LAND-SPEED: سرعتي مي باشد كه كوادكوپتر در مرحله نهايي فرود بعد از مكث چند ثانيه اي مربوط به RTL-LOIT-TIME به خود مي گيرد.

Range Increment Units
30 – 200 10 cm/s
  • سرعت فرود از مقدار 30 تا 200 سانتي متر بر ثانيه قابل تنظيم مي باشد.

RTL-CLIMB-MIN: حداقل ارتفاع بالاروي در هنگام شروع ماموريت RTL

Range Increment Units
0 – 3000 10 Centimeters
  • حداقل ارتفاع اوليه پرواز را مي توانيد از 0 تا 30 متر تعيين كنيد.

RTL-SPEED: سرعت افقي است كه كوادكوپتر هنگام برگشت به خانه دارد.

Range Increment Units
0 – 2000 50 cm/s
  • چنانچه در حالت 0 قرار گيرد مقدار WPNAV_SPEED مورد استفاده قرار مي گيرد.

RTL-CONE-SLOPE: مقدار شيب مخروط معكوس بالاي نقطه شروع مي باشد تا مقدار بالاروي كوادكوپتر هنگام بازگشت به خانه محدود شود. مقادير كم باعث ايجاد مخروط پهن تر و بالاروي كمتر مي باشد و مقادير بيشتر باعث بالاروي بيشتر مي شود.

 

Range Values Increment
0.5 – 10.0
Value Meaning
0 Disabled
1 Shallow
3 Steep
1

WPNAV_SPEED:

Range Increment Units
0 – 2000 50 cm/s

با تعريف كردن اين سرعت كوادكوپتر تلاش مي كند كه در اين محدوده سرعت به صورت افقي باقي بماند.

WPNAV_ACCEL

تعيين كننده ميزان شتاب كوادكوپتر در طي ماموريت مي باشد. مقادير آن به صورت زير مي باشد.

Range Increment Units
50 – 500 10 cm/s/s

WPNAV_SPEED_DN

سرعت مربوط به كوادكوپتر هنگام حركت از يك نقطه به نقطه ديگر حين ماموريت.

Range Increment Units
0 – 500 10 cm/s

Simple and Super Simple Modes