Quadcopter: stabilisation le long de l'axe z (pour maintenir l'altitude)

J'ai récemment passé un peu de travail sur mon firmware quadcopter. Le modèle stabilise relativement bien son attitude maintenant. Cependant, j'ai remarqué qu'il change parfois d'altitude (peut-être des changements de pression, du vent ou des turbulences). Maintenant, je veux me débarrasser de ces chutes d'altitude et je n'ai pas trouvé beaucoup de littérature. Mon approche utilise l'accéléromètre:

• Calcule la force g actuelle de l'axe z
• si la force g est> 0,25 g et supérieure à 25 ms, alors j'introduis le terme accéléromètre (cm par s²) dans le pid
• la sortie est envoyée aux moteurs

Le modèle réagit maintenant lorsqu'il tombe avec une régulation à la hausse des moteurs. Cependant, je ne sais pas s'il est judicieux d'introduire l'accélération actuelle dans le régulateur et je me demande actuellement s'il existe une méthode plus intelligente pour faire face aux changements soudains et moins importants d'altitude.

Code actuel:

# define HLD_ALTITUDE_ZGBIAS 0.25f
# define HLD_ALTITUDE_ZTBIAS 25

const float fScaleF_g2cmss = 100.f * INERT_G_CONST;
int_fast16_t iAccZOutput = 0; // Accelerometer

// Calc current g-force
bool bOK_G;
float fAccel_g = Device::get_accel_z_g(m_pHalBoard, bOK_G); // Get the acceleration in g

// Small & fast stabilization using the accelerometer
static short iLAccSign = 0; 
if(fabs(fAccel_g) >= HLD_ALTITUDE_ZGBIAS) {
  if(iLAccSign == 0) {
    iLAccSign = sign_f(fAccel_g);
  }

  // The g-force must act for a minimum time interval before the PID can be used
  uint_fast32_t iAccZTime = m_pHalBoard->m_pHAL->scheduler->millis() - m_iAccZTimer;
  if(iAccZTime < HLD_ALTITUDE_ZTBIAS) {
     return; 
  }

  // Check whether the direction of acceleration changed suddenly
  // If so: reset the timer
  short iCAccSign = sign_f(fAccel_g);
  if(iCAccSign != iLAccSign) {
    // Reset the switch if acceleration becomes normal again
    m_iAccZTimer = m_pHalBoard->m_pHAL->scheduler->millis();
    // Reset the PID integrator
    m_pHalBoard->get_pid(PID_ACC_RATE).reset_I();
    // Save last sign
    iLAccSign = iCAccSign;
    return;
  }

  // Feed the current acceleration into the PID regulator
  float fAccZ_cmss = sign_f(fAccel_g) * (fabs(fAccel_g) - HLD_ALTITUDE_ZGBIAS) * fScaleF_g2cmss;
  iAccZOutput = static_cast<int_fast16_t>(constrain_float(m_pHalBoard->get_pid(PID_ACC_RATE).get_pid(-fAccZ_cmss, 1), -250, 250) );
} else {
  // Reset the switch if acceleration becomes normal again
  m_iAccZTimer = m_pHalBoard->m_pHAL->scheduler->millis();
  // Reset the PID integrator
  m_pHalBoard->get_pid(PID_ACC_RATE).reset_I();
}

Deux approches sont possibles:

1. Combinez l'altitude (GPS ou pression) et les données des capteurs d'accélération verticale pour calculer une meilleure altitude géométrique, et ajustez votre contrôleur vertical en utilisant cette rétroaction dans votre boucle.

2. Utilisez une boucle d'augmentation de stabilité pour l'accélération z (dans le cadre du corps). Dans ce cas, si votre véhicule oscille, comme indiqué dans la réponse de Jon, votre véhicule détectera une accélération z et essaiera de corriger cela. Ce n'est peut-être pas la meilleure pratique pour travailler sur l'accélération z dans la carrosserie , car cela couplera le roulis avec l'altitude pendant que l'avion roule et se déplace. Une conversion trigonométrique peut donc être effectuée pour convertir les données a_z (dans le cadre corporel) en a_z_inertial (dans le cadre inertiel, par exemple en gravité). Il est préférable de travailler cela sur du papier (vous avez à la fois un roulis et un tangage, ce qui affecte le résultat).

À propos de l'algorithme actuel:

1. Filtrez vos accélérations. Essayez une moyenne courante (filtre passe-bas) de vos accélérations, pour vous débarrasser du bruit. Par exemple, il sera probablement correct d'avoir une moyenne mobile des 0,2 dernières secondes.

2. N'utilisez pas du tout de coupure. Cela rend la vie non linéaire et ce n'est pas bon. Laissez le contrôleur gérer tous les événements et laissez-le réagir aux petites erreurs avant qu'elles ne deviennent élevées.

Je ne peux pas encore commenter.

Je voudrais ajouter un gyroscope et utiliser un filtre complémentaire ou Kalman. Les accéléromètres ont raison, en moyenne , mais ils ont tort en ce moment . Les gyroscopes ont raison, en ce moment , mais ils ont tort, en moyenne . Le filtre pondère les deux entrées en fonction de leur erreur et génère une valeur quelque part entre le moment et le moment .