Кой Flaybarless?

[Mateev]

Ето малко информация какво може да се очаква от една или друга електроника, която уж стабилизира хеликоптера. Първо малко теория:

Едно тяло или обект, летящ във въздуха, има 6 степени на свобода:

1. Движение напред-назад - ос X
2. Движение наляво-надясно - ос Y
3. Движение нагоре-надолу - ос Z
4. Ротация (завъртане) по ос X
5. Ротация (завъртане) по ос Y
6. Ротация (завъртане) по ос Z

Стабилизацията по точки 1,2 и 3 се прави с електронни акцелерометри (реагират на движение в дадена посока).
Стабилизацията по точки 4,5 и 6 се прави с електронни жироскопи (реагират на завъртане по дадена ос).

Съществуват два вида стабилизиращи алгоритми:

1. Нормален алгоритъм, който действа на принципа на усилване на грешката. Колкото е по-голяма грешката, толкова е по-голяма реакцията. При този алгоритъм датчика реагира на ускорението и изходния сигнал е пропорционален на ускорението. Ако насила преместим опашката на хеликоптер с жироскоп в нормален режим, опашните перки за момент ще подадат ъгъл на атака с цел компенсиране и след това веднага ще се върнат в нулева позиция. Тоест във въздуха опашката ще се съпротивлява на моментни краткотрайни пориви на вятъра, но ако духа силно и с постоянна скорост, опашката ще бъде завъртяна.

2. Heading Hold или AVSC (това е същото). При този режим на работа датчика пак реагира на ускорението, но алгоритъма вътре в жироскопа (акцелерометъра) изчислява ПРЕМЕСТВАНЕТО (в градуси или в милиметри) и управлява изхода така, щото да се възстанови първоначалната позиция на модела. Ако насила с ръка преместим опашката на хеликоптера, опашните перки ще дадат ъгъл на атака за компенсиране и ще останат в това положение неограничено дълго време. Когато пуснем опашката, тя ще се върне в началната позиция. Тоест в този режим опашката ПОМНИ КЪДЕ Е БИЛА и винаги се връща в това положение, независимо че дълго е била в друга позиция под влияние на силен вятър.

В зависимост от тези два режима на стабилизация горните 6 степени на свобода могат да бъдат стабилизирани с електроника по два различни начина - нормален и Heading Hold. Това е много важно да се запомни, защото в следващите постинги ще кажа за всяка една стабилизираща система какво точно стабилизира. Например 1N - стабилизира по ос X, но в нормален режим, а 1HH означава, че стабилизира по ос X в Heading Hold режим.

[Mateev]

Продължаваме да усложняваме нещата, защото това е единствения начин точно и ясно да опишем действието на всяка една стабилизираща система.

И така........
Дефакто датчиците на жироскопите и акцелерометрите реагират на ускорение. Ние обаче имаме нужда да знаем какво е относителното преместване (завъртане). Единствения начин това да стане е програмата вътре в процесора да брои (натрупва) хилядите дребни (елементарни) премествания и по този начин да се опита да съобрази какво е цялото преместване. До тук добре, но при дребните премествания има голяма грешка и тя се натрупва. Освен това се натрупва и една друга грешка от температурната настабилност. Като цяло се оказва, че жироскопа (акцелерометъра) уж е наясно и с относителната позиция, но тази позиция е с голяма грешка. Визуално тази грешка я наблюдаваме като ДРВЕЙФ НА МОДЕЛА. Уж Heading Hold функциите по 6-те оси би трябвало да го държат закован в една точка, но в действителност модела бавно плува и се мести по всяка една ос.

За да може този дрейф да бъде компенсиран, трябва в системата да се добавят и други датчици, които да дават информация за АБСОЛЮТНАТА ПОЗИЦИЯ (например GPS, магнитни датчици, алтиметри и т.н.). Това е доста трудна задача, защото по принцип датчиците за абсолютна позиция са по-скъпи и по-неточни.

Когато разказвам за конкретна стабилизираща система, ще казвам и дали за всяка една степен на свобода дрейфа е компенсиран или не.

[Mateev]

И така.......

Един жироскоп на опашката на хеликоптер има следните стабилизиращи ефекти:
- Ако е в нормален режим - 6N + дрейф (стабилизира по 6-тата степен на свобода от горната таблица)
- Ако е в Heading Hold режим - 6HH + дрейф (стабилизира по 6-тата степен на свобода в режим Heading Hold)
Колкото е по-добър един жироскоп, толкова дрейфа е по-малък. За съжаление обаче той никога не може да стане нула. Дори и при най-добрите и най-скъпите жироскопи този дрейф го има и обикновенно се дава като параметър - напр. 5 градуса на минута. Тъй като един нормален спортен или 3D хеликоптер не е стабилизиран по степени на свобода 1,2,3,4 и 5, то той е подвластен на турболенции и пориви на вятъра във всяка една посока, с изключение на ротация по ос Z (6-та степен на свобода).

Един коаксиален хеликоптер (напр. Lama V4) има следните стабилизиращи ефекти:
4HH + дрейф
5HH + дрейф
6N + дрейф
Тoест при пускането на стиковете САМ СЕ ХОРИЗОНТИРА, а опашката е стабилизирана само срещу моментни пориви. Вятъра обаче може да го отвее във всяка една посока (степени на свобода 1,2 и 3 не са стабилизирани).

[Mateev]

Един V-bar има следните стабилизации:
4HH + дрейф
5HH + дрейф
6HH + дрейф
При пускане на стиковете не се хоризонтира, а ОСТАВА В ПОСЛЕДНОТО ПОЛОЖЕНИЕ, като има добра съпротива на поривите на вятъра в това положение. Но забележете - съпротивата срещу вятъра е само по отношение на ротацията по трите оси. По отношение на страничното преместване няма никаква съпротива. Вятъра отвява хеликоптера както си иска, защото той няма никаква стабилизация по степени на свобода 1,2 и 3.

[Mateev]

Един KDS FlyMentor има следните стабилизации:
1HH без дрейф (само на височина до 3 метра)
2HH без дрейф (само на височина до 3 метра)
3HH + дрейф
4HH + дрейф
5HH + дрейф
6HH + дрейф

Както се вижда, по абсолютно всички оси стабилизацията е в режим Heading Hold, което означава, че при пускане на стиковете би трябвало хеликоптера сам да се хоризонтира и да замръзне във въздуха, като при това успешно да се съпротивлява на вятър от всички посоки.

На практика това не е така. Доколкото става ясно от описанието на производителя и на базата на лични експерименти може да се каже, че KDS Flymentor притежава вградени 3 жироскопа, които осигуряват 4HH, 5HH и 6HH, но няма 3 акцелерометъра за степени на свобода 1,2 и 3. Има обаче една малка камерка, която следи терена под хеликоптера и която до височина 3 метра е в състояние да подава комади за стабилизация на позицията по степени на свобода 1 и 2. Ако терена е контрастен и има ярка дневна светлина, този метод на стабилизация работи много добре и хеликоптера наистина е закован в една точка, независимо от поривите на вятъра. Ако обаче го вдигнете на височина над 3 метра или ако няма контраст или ако е сутрин или вечер, стабилизацията по оси на свобода 1 и 2 се изключва и вятъра започва да отнася хеликоптера напред-назад или настрани.

Стабилизацията по степен на свобода 3 съм я включил, защото производителя намеква, че има Altitude stabilization, но не става ясно как я постига. Може би с датчик за налягане. При всички случаи обаче тази стабилизация работи лошо (това от практиката) и хеликоптера плува нагоре-надолу по 50-60 сантиметра.

Въпреки критиките, KDS Flymentor е най-добрата стабилизация от всички други, изброени до момента.

[Mateev]

А ето и най-добрата според мене стабилизираща система, която може да бъде закупена в настоящия момент:
http://www.skookumrobotics.com/products/sk720.html
Нейната стабилизация е:
1HH + дрейф
2HH + дрейф
3HH + дрейф
4HH без дрейф
5HH без дрейф
6HH + дрейф
Имам я закупена и монтирана, но още не съм провел тестовете. Нека да се пооправи времето и тогава ще дам по-точна информация. Засега се оповавам само на хвалбите на производителя.

Ta SK-720 е комплексна стабилизираща система, имаща 3 жироскопа и 3 акцелерометъра, благодарение на което тя гарантира Heading Hold стабилизация по всичките 6 степени на свобода. Хеликоптера би трябвало при пускане на стиковете сам да се хоризонтира, ако се движи - да спре, и след това да стои закован в една точка в небето независимо какви ветрове го духат. Е естествено ще има лек дрифт от по няколко сантиметра в секунда, но това е нищо.

Липсата на дрейф е благодарение на конструкцията на 3-те акцелерометъра. Те са в общ корпус. Конструкцията на датчика представлява една микро сачмичка, която при ускорение се натиска в малки мембранки по 3-те оси. В положение на покой обаче сачмичка се привлича от земната гравитация и дефакто стабилизиращата система има АБСОЛЮТНА ИНФОРМАЦИЯ къде е долу и къде - горе. Тази абсолютна информация помага да се изчистят натрупаните грешки на Heading Hold алгоритъма по степени на свобода 4 и 5.

[Mateev]

Още по-добра стабилизираща система имат 4, 6 и 8-коптерите на Mikrokopter.de:
http://mikrokopter.de/ucwiki/en/MikroKopter

Тяхната стабилизация е:
1HH без дрейф
2HH без дрейф
3HH без дрейф
4HH без дрейф
5HH без дрейф
6HH без дрейф
По-добро от това не може да се измисли. Пълен Heading Hold по всички степени на свобода, което означава, че четирикоптера сам се хоризонтира и е в състояние да замръзне във въздуха. Липсата на дрейф по степени 4 и 5 е благодарение на свойството на 3-Axis акцелерометъра да определя посоката на гравитацията. Липсата на дрейф по степен 6 е благодарение на вградения 3-Axis магнитен датчик, който измерва силата и посоката на земното магнитно поле. Този датчик също помага и на степени 4 и 5. Липсата на дрейф по степени 1,2 и 3 се осигурява от вградения GPS. По степен 3 помага и вградения датчик за налягане, който в краткосрочен план спомага за намаляване на дрейфа по височина.

Ако GPS-a беше идеален, този четирикоптер наистина щеше да е закован в небето и щеше успешно да се съпротивлява на всякакви външни условия. За съжаление обаче GPS датчиците имат ставнително голяма грешка за абсолютната позиция, благодарение на което четирикоптера понякога плува по хоризонтала с по 1 метър наляво-надясно и напред-назад. Но това плуване няма нищо общо с плуването на системите, които нямат GPS. При тях ако хеликоптера се остави в една точка за 5 минути, дрейфа може да ги премести и на 10, 20 или дори 50 метра. При GPS-a това е фиксирано до около 1 метър грешка във всички посоки.

Наличието на GPS дава и дълък списък от други екстри, като например полет по предварително програмиран маршрут, команда "стой на едно място", команда "ела у дома" и т.н.

[ПАЦО]

Един KDS FlyMentor има следните стабилизации:
1HH без дрейф (само на височина до 3 метра)
2HH без дрейф (само на височина до 3 метра)
3HH + дрейф
4HH + дрейф
5HH + дрейф
6HH + дрейф

Както се вижда, по абсолютно всички оси стабилизацията е в режим Heading Hold, което означава, че при пускане на стиковете би трябвало хеликоптера сам да се хоризонтира и да замръзне във въздуха, като при това успешно да се съпротивлява на вятър от всички посоки.

На практика това не е така. Доколкото става ясно от описанието на производителя и на базата на лични експерименти може да се каже, че KDS Flymentor притежава вградени 3 жироскопа, които осигуряват 4HH, 5HH и 6HH, но няма 3 акцелерометъра за степени на свобода 1,2 и 3. Има обаче една малка камерка, която следи терена под хеликоптера и която до височина 3 метра е в състояние да подава комади за стабилизация на позицията по степени на свобода 1 и 2. Ако терена е контрастен и има ярка дневна светлина, този метод на стабилизация работи много добре и хеликоптера наистина е закован в една точка, независимо от поривите на вятъра. Ако обаче го вдигнете на височина над 3 метра или ако няма контраст или ако е сутрин или вечер, стабилизацията по оси на свобода 1 и 2 се изключва и вятъра започва да отнася хеликоптера напред-назад или настрани.

Стабилизацията по степен на свобода 3 съм я включил, защото производителя намеква, че има Altitude stabilization, но не става ясно как я постига. Може би с датчик за налягане. При всички случаи обаче тази стабилизация работи лошо (това от практиката) и хеликоптера плува нагоре-надолу по 50-60 сантиметра.

Въпреки критиките, KDS Flymentor е най-добрата стабилизация от всички други, изброени до момента.

Мисля ,че грешиш КДС-а няма три жироскпа има само един и той се занимава с опашката....Стабилизацията е оптична ,следи се формата на проекцията на грунда върху ссд сензора , когато е хоризонтален проекцията е кръг,когато е наклонен на пред формата подобна на елиптойд с широка част назад при наклон назад широката част е напред при ляво и дясно ситуацията е същата, а диаметъра на проекцията е пропорционална на височината тоест на отсоянието от земята така се постига и стабилизацията във вертикала , всичко това може да го проверите като вземете една лупа и проектирате отдалечена лампа върху лист хартия , ако нямате леща става и с диафрагма (малък отвор върху непрозрачен материял ,,камера обскура,,)..

[Mateev]

Мисля ,че грешиш КДС-а няма три жироскпа има само един и той се занимава с опашката....Стабилизацията е оптична ,следи се формата на проекцията на грунда върху ссд сензора , когато е хоризонтален проекцията е кръг,когато е наклонен на пред формата подобна на елиптойд с широка част назад при наклон назад широката част е напред при ляво и дясно ситуацията е същата, а диаметъра на проекцията е пропорционална на височината тоест на отсоянието от земята така се постига и стабилизацията във вертикала , всичко това може да го проверите като вземете една лупа и проектирате отдалечена лампа върху лист хартия , ако нямате леща става и с диафрагма (малък отвор върху непрозрачен материял ,,камера обскура,,)..

Не съм съгласен с тебе. KDS-a има 3 жироскопа, защото в инструкцията за експлоатация точно и ясно се споменава, че той държи хоризонталността заключена такава, каквато е била по време на инициализацията. Даже изрично предупреждават да не се сменя режима на работа по време на полет, защото има реална опасност главата да се заключи в положение, което не е хоризонтално, и това да доведе до краш.

Това с оптичната стабилизация е така, но работи само до височина 3 метра, и то не всеки път. Пробвано е. Хоризонталността на главата обаче се държи при произволна височина и при пускане на стиковете тя се възстановава. Това също е пробвано. Нещо повече. При пускане на стиковете и преди да възстанови хоризонталността, KDS-a за момент подава обратна команда, с цел да спре евентуалното движение в дадена посока. Чак след това хоризонтира хеликоптера. Този факт е неоспорим, защото е наблюдаван много пъти.

Наистина умирам от желание да го отворим и това ще го направим заедно с тебе в Русе другата седмица. Наблюдавайки поведението на хеликоптера по време на тестовете започвам да се съмнявам дали тези пичове освен 3-те жироскопа не са сложили и 3 акцелерометра.

[ПАЦО]

Ето малко информация какво може да се очаква от една или друга електроника, която уж стабилизира хеликоптера. Първо малко теория:

Едно тяло или обект, летящ във въздуха, има 6 степени на свобода:

1. Движение напред-назад - ос X
2. Движение наляво-надясно - ос Y
3. Движение нагоре-надолу - ос Z
4. Ротация (завъртане) по ос X
5. Ротация (завъртане) по ос Y
6. Ротация (завъртане) по ос Z

Стабилизацията по точки 1,2 и 3 се прави с електронни акцелерометри (реагират на движение в дадена посока).
Стабилизацията по точки 4,5 и 6 се прави с електронни жироскопи (реагират на завъртане по дадена ос).

Съществуват два вида стабилизиращи алгоритми:

1. Нормален алгоритъм, който действа на принципа на усилване на грешката. Колкото е по-голяма грешката, толкова е по-голяма реакцията. При този алгоритъм датчика реагира на ускорението и изходния сигнал е пропорционален на ускорението. Ако насила преместим опашката на хеликоптер с жироскоп в нормален режим, опашните перки за момент ще подадат ъгъл на атака с цел компенсиране и след това веднага ще се върнат в нулева позиция. Тоест във въздуха опашката ще се съпротивлява на моментни краткотрайни пориви на вятъра, но ако духа силно и с постоянна скорост, опашката ще бъде завъртяна.

2. Heading Hold или AVSC (това е същото). При този режим на работа датчика пак реагира на ускорението, но алгоритъма вътре в жироскопа (акцелерометъра) изчислява ПРЕМЕСТВАНЕТО (в градуси или в милиметри) и управлява изхода така, щото да се възстанови първоначалната позиция на модела. Ако насила с ръка преместим опашката на хеликоптера, опашните перки ще дадат ъгъл на атака за компенсиране и ще останат в това положение неограничено дълго време. Когато пуснем опашката, тя ще се върне в началната позиция. Тоест в този режим опашката ПОМНИ КЪДЕ Е БИЛА и винаги се връща в това положение, независимо че дълго е била в друга позиция под влияние на силен вятър.

В зависимост от тези два режима на стабилизация горните 6 степени на свобода могат да бъдат стабилизирани с електроника по два различни начина - нормален и Heading Hold. Това е много важно да се запомни, защото в следващите постинги ще кажа за всяка една стабилизираща система какво точно стабилизира. Например 1N - стабилизира по ос X, но в нормален режим, а 1HH означава, че стабилизира по ос X в Heading Hold режим.

Aкселерометрите не реагират на движение а на ускорение , сиреч ако няма промяна няма ускорение няма реакция на акселерометъра от което следва,че ако скороста е постояна акселерометъра няма да очете нищо което значи ,че модела ще стой на едно място ама друг път, бавно и спокой но с постояна скорост ще си отлети в неизвестна посока....и тн.