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W_中原的博客笔记

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日志

 
 

四轴飞行器调试的这段日子里(3):2014湖南省电子设计竞赛(TI杯)  

2014-08-27 12:46:35|  分类: 学习笔记 |  标签: |举报 |字号 订阅

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    前前后后调试四轴也将近一年了,从去年国赛首次出现四轴题目以来就开始了四轴的制作了。今年一个多月就花在了湖南省电子设计竞赛上,我们的参赛题目就是冲着四轴去的,毕竟过去也花了大量的时间和精力,这次电赛也是想证实下我们目前的实力。

    之前听到电赛有四轴飞行器的题目后我们马上开始着手准备了,到前几天比赛结束大概是一个半月,还好以前就调试过,不然一个暑假想调好基本是不可能的。我们之前做过一个四轴,用的是STM32平台,也是简单的可以用遥控飞行,调试的艰辛还是记忆犹新的,简直可以说是虐心

    但这次的电赛必须使用TIMCU,不过这个到时没有打退我们的决心,反而有点暗暗窃喜,喜的并不是我们熟悉TIMCU(除了430外基本没有接触过)而是我们不怕换平台,若是其他参赛队伍都一起重新学习一款MCU再把四轴调试好,我想我们更具有优势,凭借过去玩过51PIC430K60STM32ARM9的经验来说就有信心短时间内换好平台。

    换平台主要是移植了,一开始就想过不能对一款平台依赖太深,代码编写就得注意以后移植的问题。开始选TI微处理器时不知道改用哪款芯片,我们一开始就把430排除了,因为觉得它的性能不能满足要求,控制四轴能不能飞起来还不好说(但也听说过有人用430做的四轴)再加上摄像头其他很多外设估计吃不消,再者我们一直就想用高达上的MCU,最后决定用TMS32028335 DSP(也是c2000系列高性能MCU)。核心板到手后马上开始了电赛之旅。

    第一次接触DSP也是很欣喜,很想看看它的高处理性能。但从零开始学习DSP确实有些难度,尤其是一开始。开发环境装好后马上看相关的使用资料和例程代码,前后大概花了半个月的时间把原STM32上的四轴代码移植了过来,对我们来说虽然时间不算很长但也是埋怨进度慢。核心控制代码写好后基本也可以飞起来了,这段过程还算顺利,因为之前就积累了些经验吧,调试PID等都很顺利,前期准备就是加速计陀螺仪数据的融合处理了,当把这两者的数据输出稳定到在高频震动下依然很平稳的情况下也就离成功不远了,以前走了很多弯路,一直去调试合适的PID却没有仔细注意数据的稳定性,导致做了很多无用功,其实PID并不是确定的,只是有比较合适的而已,调试的过程会有很多组PID可以使用,有些效果也相差不大,还算稳定就行不必硬是要找到最佳值。

    之前花了两三个月做的飞行器都飞不好,现在大半个月就OK了,还是换了个平台,最耽搁时间的还是在DSP底层配置上,比如预先要调好IICSPI等通信协议,这里建议是用硬件来实现,尽量不要使用模拟时序的,因为自己模拟的没有单片机集成的速率高,稳定性也没保证。之外还要配置好4PWM输出控制电机,capture捕获模式获取遥控或者超声波信号,定时器需要配置一个,串口也需要,底层配置好之后就可以调试传感器了。调试PID时建议是使用无线“在线”调试,不然修改一个参数得重新烧写一遍程序那效率很低。

    其实现在来说的话也没什么可说的,真正比赛时也有很多队飞都飞不稳,这情况我们之前也遇到过,现在总结出来有几个核心点:一是传感器数据问题,上面也提到了,最后融合好的角度值一定要稳定,可以把手机震动情况下把传感器放到上面测试,或者把飞行器电机启动后传感器贴上面测试,看数据波形图,如果在高频震动情况下数据基本是一条直线的话数据可信了,这里无非是把加速计和陀螺仪的数据融合,利用加速计在静态下数据长期稳定性和陀螺仪在运动下数据短期内可信的特性结合两者的优势实现互补,类似于加权。与此类似后面还有将陀螺仪和电子罗盘的数据融合;二是电源管理,四轴电池基本用不了多久的,电池的电压在慢慢下降,通过PWM占空比输出到电机上的电压也在变,也许先前调好的参数发现过会又没有那么稳定了,白白增加了无用功,最好是加个电源管理模块,将电源的电压和输出功率稳定在某个值;三是最好使用个起落架,接近地面时气流很乱,飞行器很难稳定下来。

    若是基本可以起飞了,相信大家都在为怎么使四轴实现悬停苦恼吧,当然前提不是使用遥控控制,不管怎么调只要不使用其他辅助传感器的话是不可能实现悬停的,因为电机不可能一模一样,外界影响因数太多,四轴会慢慢偏移原先位置的,我们也寻找了很久的解决方案,一开始使用了光流传感器,但效果不是很好,这次比赛需要悬停20秒,室内GPS基本可以排除了,因为达不到需要的精度,如果是在室外的话倒是可以考虑。最后无奈,只能用摄像头了(有黑线跑道可以识别)但是很遗憾我们没那么多时间来完成。

    到现在为止,也算告一段落了,以后若是再有时间调试的话再来总结吧。

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2014湖南省电子设计竞赛
 
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比赛现场
 
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徒手抓飞机有木有
 
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队员合影

 
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我们做过的四轴全家福
 
 
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