多轴飞行器基础篇

多轴飞行器基础篇一、DIY四轴需要准备什么零件（基本配备）1、无刷电机（4个）2、电子调速器（简称电调，4个，常见有好盈、银燕、中特威、新西达等品牌）3、螺旋桨（4个，需要2个正浆，2个反浆）4、飞行控制板(简称:飞控，常见有APM、Pixhawk、KK、FF、玉兔等品牌）5、电池（11.1v航模动力电池）6、遥控器（最低4通道遥控器，最好是以上，因为可以切换飞行模式）7、机架8、充电器(尽量选择平衡充电器)二、四轴全套制作流程：材料和设备置办齐全之后，我们开始动手制作四轴飞行器。1、机架零件：上下底板、四支机臂、一包螺丝。2、在下底板用电钻和锉刀加工两个方形槽出来，方便电池扎带穿过，用来固定电池。方形槽的位置和尺寸依照电池大小自行设计。3、准备电烙铁和焊锡，将电调电源线和电池电源线焊接到下底板（分电板）相应位置上。注意别搞错正负极，也别弄短路。4、准备好螺丝刀，用该机架自带的螺丝将四支机臂固定到下底板上。螺丝得拧紧，但别拧坏了。5、将上底板和四支机臂用剩下的螺丝固定好6、先将四个电机组装好，再将它们分别固定到机臂的端部。7、给电调刷BLHeli固件（由于主贴过于冗长，刷电调部分详细内容见此分贴：）8、四个电调都刷过BLHeli固件之后，将电调用黑胶布包好，再用尼龙扎带将其捆绑在四支机臂下方。如下图X型四轴，红色机臂角平分线即为机头方向。按照MWC四轴的电机转向分布图，将电调和电机连接起来，务必接电池后，用遥控器油门通道测试每个电机转向，转向与分布图规定不符者需交换三相线中任意两根。确保四个电机转向与分布图中完全一致。电机转向分布图如下：电机与电调正确连接后如图所示：9、给飞控板烧录程序及配置相关参数。四轴的动力系统完成之后，就轮到给飞控板烧录程序和配置相关参数步骤了。用FTDI连接电脑和飞控运行ArduinoIDE，到MultiWii_2_2\MultiWii文件夹下打开主程序MultiWii.ino，其他子程序会自动打开。如下所示:最大化后选择倒数第三个子程序config.h。整个飞控程序中，我们需要配置的只有config.h。10、MultiWiiGUI参数配置往飞控里烧玩程序之后，需要打开GUI，即MultiWii/MultiWiiConf文件夹下的MultiWiiConf.exe。之前讲过，要想运行MultiWiiConf.exe，得先安装JAVA虚拟机。Multiwii的GUI程序需要JAVA虚拟机的支持，需下载安装：=zh_CN（如果你的电脑是win764位的系统，安装了JAVA虚拟机后GUI仍然运行不了，那你就需要到C:\ProgramFiles\Java\jre7\bin\找到并复制javaw.exe，然后粘贴到C:\Windows\SysWOW64\这个文件夹下面，再重新运行GUI即可）成功运行则出现如下界面：若按照上图正确操作则会出现以下界面：11、把飞控板固定到机架上底板上在飞控板背面四个角落粘上厚一点的3M泡沫双面胶，再将飞控板粘到机架上底板中央，一定要注意位置置中，与机架方向对齐。条件好一点可以加一块减震硅胶PU胶。用3M胶或PU胶的好处是起隔震作用，减少机体振动对传感器的影响。注意飞控板的飞行方向（蓝灯所在箭头方向）和四轴机头方向（红色机臂角平分线方向）要对齐重合。飞控板要尽量安放在上底板的中央。具体如下图所示：12、飞控板和遥控器接收机的连接熟读遥控器的使用说明，依照说明先设置遥控器，比如机型要选择固定翼模式，控制杆设置默认即可，之前也讲了可以在高级设置菜单下的可编程混控设置三档开关，用于切换飞行模式。这些最基本的遥控器设置都必须提前做好，哪里不懂就仔细阅读使用说明书。这是天7的接收机图示按照图中各通道的功能，将接收机和飞控板连接起来，这里我们只连接5个通道：飞控板接收机THRO---------油门（第3通道）RO----------副翼（第1通道）PI----------升降舵（第2通道）YA----------方向舵（第4通道）MO----------起落架（第5通道，设置三档开关之后用来切换飞行模式）然后用双面胶粘到机架下底板，可以用尼龙扎带把连接线束一束。如下图所示：13、飞控板与电调的连接电调自身带信号线：红色为+5V，黑色为GND，白色为PPM信号。整个机体来看，按照机头方向将四个电机分为头左（3号电机），头右（10号电机），尾左（11号电机），尾右（9号电机）。3号电机信号线连接飞控板输出部分3号排针，10号电机连接10号排针，11号电机连接11号排针，9号电机连接9号排针。需要注意的是：飞控板由电调供电，有四个电调，但不能让四个电调并联供电，会引起故障。所以必须剪断其中三个电调的+5V供电线。只留一个电调给飞控板供电。如下图所示连接好之后如下图所示这样再用电池扎带将电池固定在下底板上，那整架飞机就算初步组装完成。进一步调试之后，装上桨就可以去试飞了。这里提一下：调试的时候不要装桨，不小心会伤着人，等调试完成之后试飞阶段再装桨。14、四轴整机调试插上FTDI，打开MultiWiiGUI，现在进行整机调试。A、整机校准加速度计具体操作：将四轴整机平放在水平面上，比如大理石地面。点击GUI上的CALIB_ACC，看到加速度计pitch、roll轴示数归零，Z轴示数在512左右则表明校准成功。B、遥控器设置具体操作：在对遥控器进行了基本设置的基础上，打开遥控器开关，这时接收机上的红灯会灭掉，表示连接成功。这时观察GUI上遥控器各通道示数会有变化。首先检查各通道正反是否正确。推动前四个通道的摇杆，正反设置正确的标志：油门通道：向前推动摇杆，GUI里油门通道示数变大；向后拉摇杆，GUI里油门通道示数变小。升降舵通道：向前推动摇杆，GUI里油门通道示数变大；向后拉摇杆，GUI里油门通道示数变小；自动回中GUI示数在1500左右。副翼通道：向右推动摇杆，GUI里油门通道示数变大；向左推动摇杆，GUI里油门通道示数变小；自动回中GUI示数在1500左右。方向舵通道：向右推动摇杆，GUI里油门通道示数变大；向左推动摇杆，GUI里油门通道示数变小；自动回中GUI示数在1500左右。三档开关通道：低档GUI示数1000左右；中档GUI示数1500左右；高档GUI示数2000左右。若正反向不正确，则在遥控器设置里正反设置里改动即可。正反设置完成之后需要校准各通道行程，要求各通道最小值在1050以下，最大值在1950以上。然后升降舵、副翼、方向舵三个通道需要校准中立点（即摇杆自动回中那个值），利用遥控器各通道旁边的微调开关，将以上三通道的中立点校准到1500左右，偏差不超过正负4。设置完正反向、通道行程、通道中立点之后，会得到如下界面C、尝试解锁尝试解锁之前不要接上电池，接了电池解锁之后电机就会动了。初始时先看看解锁后GUI上的各电机输出是否正常。遥控器摇杆的组合运用说明见此文档：还有要感谢fpvdiy博主，写有关MWC的一些列好教程，大家可以参考他的博文关于遥控器摇杆组合操作，大家也可以参考他的博文：再次感谢写这些教程的博主。操作遥控器的时候注意对应自己的遥控器是美国手还是日本手。若解锁成功，则初始时刻各个电机的输出是你当时在程序里设置的MINTHROTTLE的值，称之为怠速，即飞控解锁之后四个电机将以怠速转动。你加油门之后四个电机的输出将升高且各不一样（PID算法的原因，主要是I在作怪）。所以当你发现四个电机输出不一致时不要奇怪，这是I在捣乱，呵呵。若解锁不成功，则是你各通道行程没设置对。D、重新确认一下飞行模式是否设定注意设定之后随着三档开关的切换，飞行模式也在切换（GUI里颜色变绿）。PID参数暂时不用调整，默认参数就能飞的很稳，注意改动参数后要点击WRITE将改动写入飞控里，否则你的改动将不起作用。E、利用遥控器摇杆组合校准陀螺仪飞控板指示灯闪烁，静态下GUI里陀螺仪输出数据归零则说明陀螺仪校准完成。15、电调校准在程序配置部分有讲过，在试电机之前要进行电调校准。电调可以用遥控器校准，也可以直接用程序校准。进行这一步，四轴不能装桨，会出危险。具体操作：用ArduinoIDE打开MultiWii程序，转到子程序config.h，将代码拉倒最底部，找到ESCscalibration去掉//#defineESC_CALIB_CANNOT_FLY这句代码前面的两条斜线，启用这句代码，并将改过的程序烧录到飞控板里。烧录完成后，拔掉FTDI，接上电池，这时你会听到一段奇怪的音调，等待一分钟左右，拔掉电池，重新插上FTDI，将#defineESC_CALIB_CANNOT_FLY这句代码注释掉，再次烧录到飞控板里，至此校准电调完成。16、试电机以上设置完成之后，可以将电池接上，注意此时仍然不能装桨。开遥控解锁，此时你会发现四个电机都转动，推油门转速增大，推升降舵和副翼、方向舵，相应的电机会有转速变化。若出现这些现象说明电机正常运转。若出现有的电机堵转，那可能是你的MINTHROTTLE设置过小，改程序增大一些试试看，直到四个电机同时转动方可。17、初次试飞至此你已经可以带着四轴和遥控器出去试飞了。也只有到这一步你才能将四支桨装上，注意桨的方向要与电机转向相同，螺丝尽量拧紧了。初次试飞，成败与否不可预测，人身安全最为重要。找个宽阔一些，人少一些的泥松草厚的飞场，放置四轴，接上电池，解锁，慢慢推油门，一点一点的小心操控。三、基本原理与名词解释1、遥控器篇（1）什么是通道？通道就是可以遥控器控制的动作路数，比如遥控器只能控制四轴上下飞，那么就是1个通道。但四轴在控制过程中需要控制的动作路数有：上下、左右、前后、旋转所以最低得4通道遥控器。如果想以后玩航拍这些就需要更多通道的遥控器了。（2）什么是日本手、美国手？遥控器上油门的位置在右边是日本手、在左边是美国手，所谓遥控器油门，在四轴飞行器当中控制供电电流大小，电流大，电动机转得快，飞得高、力量大。反之同理。判断遥控器的油门很简单，遥控器2个摇杆当中，上下板动后不自动回到中间的那个就是油门摇杆。2、飞行控制板篇简称飞控飞控的用途？如果没有飞控板，四轴飞行器就会因为安装、外界干扰、零件之间的不一致型等原因形成飞行力量不平衡，后果就是左右、上下的胡乱翻滚，根本无法飞行，飞控板的作用就是通过飞控板上的陀螺仪，对四轴飞行状态进行快速调整（都是瞬间的事，不要妄想用人肉完成），如发现右边力量大，向左倾斜，那么就减弱右边电流输出，电机变慢，升力变小，自然就不再向左倾斜。什么是x模式和+模式？购买飞控的时候老板都要问这个问题，刷买什么模式的，以上就是区别。X模式要难飞一点，但动作更灵活。+模式要好飞一点，动作灵活差一点，所以适合初学者。特别注意，x模式和+模式的飞控安装是不同的。如果飞控板安装错误，会剧烈的晃动，根本无法飞。选什么飞控好？个人意见初学的先来个kk飞控吧，最便宜，尝个鲜够用了。当然，目前市面上有的飞控还包括：APM、Pixhawk、FF、玉兔等品牌3、电调篇（1）为什么需要电调？电调的作用就是将飞控板的控制信号，转变为电流的大小，以控制电机的转速。因为电机的电流是很大的，通常每个电机正常工作时，平均有3a左右的电流，如果没有电调的存在，飞控板根本无法承受这样大的电流（另外也没驱动无刷电机的功能）。同时电调在四轴当中还充当了电压变化器的作用，将11.1v的电压变为5v为飞控板和遥控器供电。（2）买多大的电调？电调都会标上多少A，如20a，40a这个数字