De quelle fréquence mon quadcopter boucle de mise à jour sortie-sens-calcul-sortie doit-il rester stable?

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Avec un quadricoptère moteur à moteur de 600 mm (2 pieds), quelle fréquence ma boucle de mise à jour sortie-détection-calcul-sortie doit-elle rester stable?

J'évalue un poids total au décollage d'environ 2 livres (0,9 kg), ce qui devrait être principalement des moteurs et des batteries.

stability quadcopter David Cary
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Je soupçonne que seules des réponses très approximatives seront possibles ici, car il existe de nombreuses variables qui affecteront la réponse du système. Voir peut-être: Comment calculer la fréquence de boucle requise pour un servo-contrôleur?
Rocketmagnet

Réponses:

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Comme le suggère Rocketmagnet, la fréquence dont vous avez "besoin" dépendra de beaucoup de choses. Plus vos rotors sont réactifs, plus votre engin sera sensible aux pointes aléatoires des commandes du moteur. Ces pics aléatoires peuvent être causés par des lectures de capteur bruyantes causées par des imperfections physiques, ce qui signifie que vous devrez réduire les gains de votre contrôleur, ce qui pourrait à son tour rendre votre quadrirotor plus instable. Certains autres facteurs incluent les inerties de rotation du quadrirotor, le pas des pales des hélices, l'emplacement du centre de masse et la distance moteur-moteur.

J'ai programmé un contrôleur de vol à partir de zéro pour mon tricoptère de 2 kg fonctionnant sur un ATmega1280 et j'ai constaté que:

  • 50 Hz: Il restera dans l'air mais est pratiquement impossible à contrôler.
  • 100 Hz: Cela évitera au moins de basculer immédiatement d'un côté.
  • 200 Hz: Je peux le lâcher à l'intérieur en accélérant et il restera plus ou moins au même endroit.

Il peut être intéressant de noter que plus la fréquence de contrôle est élevée, plus vos inerties de rotor deviennent efficaces en tant qu'amortisseurs physiques, ce qui aide à annuler le bruit IMU et à améliorer la stabilité du vol.

Mais si je devais donner un nombre fixe pour une fréquence minimale de mise à jour du contrôleur de vol pour un quadrirotor de cette taille adapté à la navigation intérieure, basé sur l'expérience personnelle ...

Je dirais 80 Hz.

yoos
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Je ne comprends pas pourquoi vous avez suggéré 80 Hz lorsque vous deviez utiliser 200 Hz sur un appareil beaucoup plus gros, si quelque chose lorsque le système est plus petit, vous avez besoin d'un temps d'échantillonnage plus rapide car les fréquences naturelles sont plus élevées car il y a moins d'inertie.
goncalo luis
Y a-t-il des avantages à fonctionner au-dessus de 200 Hz? J'ai un système qui fonctionne à 2Khz pour le moment, mais au prix d'un poids supplémentaire.
tuskiomi
(Wow c'est un vieux fil, mais) @goncaloluis J'ai suggéré 80Hz comme minimum dur. Vous avez tout à fait raison d'avoir besoin d'un taux d'échantillonnage plus rapide pour les petits bateaux. :)
yoos
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@tuskiomi À un certain point .. Votre application et la bande passante souhaitée devraient conduire votre fréquence de boucle de contrôle requise, mais comme beaucoup l'ont noté, l'inertie devient finalement le facteur limitant.
yoos
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50-200Hz est assez normal comme nous pouvons le voir dans les projets open source. Vous devez considérer que dans la plupart des cas, l'inertie des moteurs et la communication avec les ESC sont le facteur limitant.

user65
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@Shahbaz: Être "open source" affecte notre connaissance de la fréquence de la boucle de contrôle. Si ce n'est pas open source, nous n'avons généralement aucune idée de la fréquence de la boucle de contrôle.
David Cary
Pas tout à fait vrai. Les contrôleurs de vol à source fermée publient généralement leur fréquence de contrôle. La plupart d'entre eux contrôlent la sortie à 400 Hz pour les rendre compatibles avec les contrôleurs électroniques de vitesse (ESC) standard. Par exemple, le populaire DJI Wookong-M: dji-innovations.com/tech-spec/wookong-m-sepc
foobar barbecue
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Pour pouvoir obtenir un nombre précis, vous devez disposer d'un modèle mathématique de votre métier et l'analyser. Il existe deux options pour obtenir un modèle de système:

1) Vous obtenez une représentation mathématique du quadcopter via des diagrammes de corps libres;

2) Vous construisez un concert pour tester le quadcopter sans aucun système de contrôle et utilisez la théorie de l'identification pour trouver un modèle;

Ensuite, vous devrez linéariser votre modèle, un quadcopter est intrinsèquement non linéaire. Faites un graphique augure du système, la fréquence dont vous avez besoin est environ le double de la fréquence la plus élevée de votre système.

C'est la façon "pro" de le faire. Si vous ne voulez pas passer par tout cela, utilisez une valeur comme celle suggérée par user65 et yoos (lire mon commentaire sur la réponse yoos) et répétez jusqu'à ce que vous obteniez ce que vous voulez. Vous ne voulez pas non plus que le temps d'échantillonnage soit trop élevé, car vous commencerez à avoir des problèmes lorsque le système de contrôle répond au bruit.

goncalo luis
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Votre question ne peut être répondue spécifiquement que si nous avons les paramètres du modèle de votre système. L'approche la plus raisonnée pour répondre à votre question serait de représenter la dynamique hautement non linéaire de votre système en temps discret; puis en utilisant cette représentation, une taille de pas maximale pour laquelle la stabilité est atteinte peut être déterminée - ce sera la valeur maximale que votre système pourra utiliser avec succès. Une taille de pas minimale sera déterminée non pas par la dynamique du système, mais par le matériel que vous utilisez - le dépassement est ce qui me concernerait dans ce cas.

JSycamore
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