[Multicotteri] Elettronica : IMU, MCU, Sensori ed algoritmi di controllo

molto esaustivo tnx, +1

Salve a tutti,
sapreste indicarmi come procedere per implementare l'algoritmo di controllo della stabilità del mio quadricottero?
Il primo goal che vorrei raggiungere è quello della stabilità in volo statico, ossia che resti fermo in aria, senza oscillazioni o rollii.
Ovviamente a bordo ho un gyro-acc-magn con 3 gradi di libertà
ringrazio anticipatamente

è esattamente quello che sto facendo ora, devi leggere i sonsori e fare una sensor fusion. io uso una DCM e un filtro passa via software, attualmente "spara" fuori un quaternione che poi disegno a PC. Stabile come una roccia, (non il quad, per ora uso i sensori da soli)

oggi pomeriggio ci lavoriamo ancora sopra, e magari anche il test di sollevamento.

ti posto il codice, è ben lungi dall'essere perfetto o "leggibile" (ci sono stati vari problemi nel porting java->c), ma sarà ben contento astro che è in puro stile C :slight_smile:

ITG3200ADXL345.ino (8.03 KB)

imu.h (9.64 KB)

Riguardo la leggibilità hai detto una grande verità :grin: in pratica c'ho capito ben poco dal codice...
che sensori utilizzate? che modelli?

è saltato fuori che i collegamenti dei sensori (o meglio della proto-shield) non fanno bene contatto con i pin arduino e in circostanze più o meno rare viene perso il segnale con i sensori, i quali però ricominciano a lavorare se il contatto salta per meno di qualche secondo.

ah, non è stabilissimo ma perchè stavamo ancora giocando con i valori PID, ora rimane praticamente fermo anche mettendo una decina di grammi (un rotolo di scotch bioadesivo) su uno dei bracci mentre è in funzione e in posizione stabile.

Ho deciso che prima di volare apetterò la nuova board che dovrebbe arrivare, e nel frattempo iniziare a stimare lo spostamento usando i dati di accelerometro e inclinazione stimata.

farei in oltre notare come il centro di massa sia molto distante dal baricentro per via della batteria.

Infine i testi di sollevamento hanno dato esisti positivi con un PPM di 1400 su un range 1200-2300 (anche se qui lo nego, ho l'atroce sospetto che gli ESC autosettino il range, ma se lo fanno devo ancora capire la logica con cui lo fanno. l'importante è che si sollevi con i motori non al massimo e di parecchio, ad orecchio)

ciao a tutti.

ho comprato questa board rtf multiwiihttps://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__27109__MultiWii_Lite_V1_0_Flight_Controller_w_FTDI.html.

siccome i motori che ho intenzione di usare funzionano a 1 cella,e la board funziona a 5 v, ho deciso di usare un bec smd alimentato 2s,con una tensione di uscita di 4,5 volt che alimenta esc e board.

secondo voi ci sono problemi se uso la board con 0,5 volt in meno rispetto ai 5 volt consigliati???

ciao

ciao, auguri a tutti i multicotteristi! ieri ho fatto un volo dopo un po di tempo che il mio quadri era parcheggiato sulla scrivania, regala sempre grandi soddisfazioni :smiley:
Ma oggi vi scrivo perchè ho bisogno di consigli: ad un mio amico è venuta voglia di costruirsi un elicottero elettrico e mi ha chiesto aiuto. Ebbene io gli ho consigliato di fare un multicottero in quanto avrei potuto aiutarlo meglio, avendone fatto uno, ma lui preferisce un elicottero standard.
Quello che non so è cosa devo considerare di diverso da un multicottero? magari tutto, ma magari sono solo poche cose...
Per esempio se mi affido a questa lista di componenti? Google Code Archive - Long-term storage for Google Code Project Hosting.
grazie

cavde:
Quello che non so è cosa devo considerare di diverso da un multicottero? magari tutto,

Buona la seconda, un elicottero è molto diverso da un multicottero sia come meccanica che come elettronica e sistema di controllo.
Il mio consiglio da esperto di elicotteri rc è di acquistare un prodotto commerciale di buona qualità, evitate assolutamente le cineserie e l'autocostruzione perché oltre a buttare i soldi c'è il rischio di farsi seriamente male.
Poi in base a quello che vuole il tuo amico e quanto vuole spendere, ti dico subito che ci vogliono molti Euro, vediamo di indirizzarlo verso il giusto prodotto.
Tieni pure presente che un elicottero è decisamente più difficile da pilotare di un quadricottero, sopratutto è molto più facile fare danni molto costosi.

da quel poco che so sugli elicotteri RC in genere tra i primi modelli vedo girare i t-rex.

però astro è molto più informato di me su questo argomento.

comunque un elicottero rispetto ad un quadricottero è completamente diverso, i costi partono da 300€ solo frame per un prodotto i qualità in primis, poi conta che devi distinguere tra la velocità di rotazione del rotore ed il passo delle eliche che devono essere miscelati correttamente, come trasmittente devi quindi prenderne subito una di fascia media (io ho la cockpit sx della multiplex e vedevo che 2 anni fa girava niente male per gli elicotteri, poi sono saltate fuori le spektrum...) con almeno 6 canali direi..
poi l'elicottero ha un frame che è necessario comprare perchè vi è una parte meccanica che non è per niente facile da ricostruire a casa (parliamo di ingranaggi di precisione, conta solo che con 2 servi devi riuscire a variare il passo delle pale mentre ovviamente il rotore sta girando) e poi necessiti di un componente giroscopico (nei negozi di modellismo lo chiamano semplicemente giroscopio) che ti consente di gestire la rotazione del veivolo sull'asse del rotore..

questo è quello che so e capisci quindi perchè non faccio elimodellismo :stuck_out_tongue:

Concordo pienamente con quanto detto da Astro.
Aggiungo anche che un elicottero deve essere assemblato a regola d'arte; mi è già capitato di vedere degli elicotteri smontarsi in aria perchè l'assemblaggio non era fatto bene.
Tanto per darti l'idea, questo potrebbe essere uno dei casi: Raptor 50 explosion - YouTube
Quello del video è un Raptor della TT che se assemblato bene vola benissimo, in questo caso sicuramente non era stato assemblato bene.
La progettazione e costruzione in casa, la sconsiglio assolutamente, sopratutto se non avete la più pallida idea di come sia fatto un elicottero.
Inoltre, per l'autocostruzione servono torni/frese e molta conoscenza dei materiale e di meccanica.
I settaggi di un elicottero sono ben più complessi rispetto a quelli che si fanno su un multirotore.
In poche parole, se non conoscete qualche elicotterista esperto che vi possa dare una mano sull'assemblaggio e messa a punto, oltre che sui primi voli, direi prima che forse gli conviene investire un po' di soldi su un simulatore ed imparare a pilotare l'elicottero sul PC.
Di danni ne farà sicuramente molti, ma almeno saranno virtuali :slight_smile:
Ciao.

Non per scoraggiarvi, ma eccone un altro: Boom! 12s T-Rex 600 Explodes! - YouTube

La cosa non è impossibile da fare, ma mettetevi nell'ordine di idee che se volete fare da soli dovete prepararVi a dare parecchia aria al portafogli.

Stefanoxjx:
Non per scoraggiarvi, ma eccone un altro:

Troppi ne ho visti di crash simili :smiley:
Infatti uno dei prerequisiti principali per un elicottero RC è un corretto assemblaggio e setup al banco, se non ci sono la possibilità di vederlo andare in pezzi al suolo, o appena decollato, è abbastanza alta.
Basta pensare che il rotore di un elicottero RC di piccole dimensioni, un classe 30 come quello del primo filmato postato da Stefano, ha una forza di impatto alle estremità delle pale superiore al quintale, e la trazione che queste esercitano sull'albero è anche maggiore, basta un piccolo squilibrio per creare forti vibrazioni con tutte le conseguenze del caso.

Grazie mille, in effetti sospettavo che gli elicotteri fossero più complessi sia da costruire che da settare. Tutta quella meccanica mi fa paura xD
Infatti ho voluto chiedere a voi prima di fare cose azzardate. Riguardo ai soldi, il progetto è tutto suo, io sto finanziando un'altro splendido hobby al momento, ma l'ho già avvertito dei possibili costi quindi sta a lui. Comunque gli dirò che è meglio prendere un elicottero già assemblato e capire come funziona quello ed imparare a farlo volare...non voglio vedermi scoppiare un elicottero in faccia :-S
avete consigli riguardo un elicottero rc già pronto all'uso per un principiante?

cavde:
Grazie mille, in effetti sospettavo che gli elicotteri fossero più complessi sia da costruire che da settare. Tutta quella meccanica mi fa paura xD
Infatti ho voluto chiedere a voi prima di fare cose azzardate. Riguardo ai soldi, il progetto è tutto suo, io sto finanziando un'altro splendido hobby al momento, ma l'ho già avvertito dei possibili costi quindi sta a lui. Comunque gli dirò che è meglio prendere un elicottero già assemblato e capire come funziona quello ed imparare a farlo volare...non voglio vedermi scoppiare un elicottero in faccia :-S
avete consigli riguardo un elicottero rc già pronto all'uso per un principiante?

Elicotteri già assemblati mi sa che non ne trovi e se li trovi sono quelli cinesi che.........
Anche se trovassi un elicottero "serio" già assemblato, resta il fatto che farlo alzare la prima volta senza nessuna esperienza vuole dire che hai circa l'85% di possibilità di distruggerlo o peggio anche farti male.
Il mio consiglio è un bel simulatore e finchè non si sarà imparato almeno a tenere fermo sul posto (hovering) l'elicottero sul simulatore nemmeno azzardarsi di pensare di alzare il modello reale.
Basta che ti si inclini un po', una pala tocchi terra ed hai già:

Sicuramente:

  • ROTTO LE PALE
  • PIEGATO LA BARRA DELLE FLYBAR
  • PIEGATO L'ALBERO PRINCIPALE

e molto probabilmente:

  • SGRANATO LA CORONA PRINCIPALE
  • STORTO IL TUBO DI CODA
  • AMMACCATO LA CANOPY

Dipende dal modello che vorrai prendere, ma già le voci elencate sopra per ben che ti vada sono circa 100-120 euro di danni e tutto senza nemmeno vedere l'elicottero alzarsi di un centimetro.
Se proprio il tuo amico non vuole perdere tempo davanti al PC, piuttosto digli che si faccia un quadricottero con solo giroscopio (no accelerometro) che è più semplice di un elicottero ma comunque ti obbliga a mantenere manualmente l'assetto e si impara a muovere le dita sul radiocomando.
Sarà comunque una cosa diversa dal quadricottero e qualcosina di nuovo bisognerà imparare.
Ciao.

ah okok pensavo esistessero modelli preassemblati...grazie mille dei consigli!
al di là dei possibili danni, che poi sono presenti anche nella costruzione di un quadri, c'è davvero così tanta differenza tra il pilotare un elicottero e un quadricottero con solo il giroscopio??

cavde:
ah okok pensavo esistessero modelli preassemblati...grazie mille dei consigli!
al di là dei possibili danni, che poi sono presenti anche nella costruzione di un quadri, c'è davvero così tanta differenza tra il pilotare un elicottero e un quadricottero con solo il giroscopio??

Si! L'elicottero è comunque più instabile e mentre un quadricottero una volta livellato rimane così, un elicottero tende sempre a sdraiarsi da una parte o dall'altra obbligandoti a fare continui aggiustamenti.
Inoltre, l'errore di pilotaggio con un quadri lo si recupera più facilmente e se dovesse cadere i danni rispetto ad un elicottero sono sempre molto più limitati.
Una caduta banale con un elicottero costa dai 100 euro in su, la stessa caduta con un quadricottero può costare da niente a 2 euro di una nuova elica.

cavde:
ah okok pensavo esistessero modelli preassemblati...grazie mille dei consigli!

Quelli validi sono tutti in scatola di montaggio, però ci sono diversi rivenditori che offrono il servizio di montaggio e setup, ovviamente a pagamento, in modo da avere in mano un modello montato come si deve e già con le regolazioni di base effettuate.
Un ottimo modello elettrico per iniziare è questo, il kit combo include anche il motore e il regolatore, che da soli costano di più della meccanica, devi aggiungere quattro servo, il giroscopio, il radiocomando e la batteria (+ caricabatteria idoneo).
Costo complessivo per il modello in ordine di volo con una radio Spektrum 6 attorno ai 600 Euro, ed è un dei costi minori possibili per chi comincia.

c'è davvero così tanta differenza tra il pilotare un elicottero e un quadricottero con solo il giroscopio??

Ti faccio un paragone semplice, se il quadri è una panda l'elicottero è come una vettura sportiva molto grintosa se è settato per un volo tranquillo, è come Formula 1 se è settato per il volo acrobatico, è come un caccia militare se è settato per il volo 3D :smiley:
L'elicottero è un mezzo altamente instabile, non sta fermo da solo per più di pochi decimi di secondo, per quanto può sembrare strano la manovra più difficile da fare, parlando del volo di base, è proprio l'hovering che è indispensabile per atterrare e decollare, perché richiede continue correzioni molto delicate.
L'elicottero, a differenza dei quadri, è stabilizzato in automatico solo sulla coda tramite un giroscopio, e comunque non sta ferma da sola a meno che non usi un giroscopio di fascia alta, con relativo servo ultraveloce, che costa qualche centinaio di Euro, il quadri ha un giroscopio a tre assi che lo stabilizza nei movimenti rotazionali su questi rendendo il pilotaggio più semplice.
Un quadri è meno reattivo di un elicottero sia perché le manovre sono "filtrate" dal sistema di controllo e stabilizzazione sia perché la variazione delle forze avviene cambiando il numero di giri dei motori che è un modo relativamente lento per agire sulle forze.
Sugli elicotteri le forze variano grazie ad un sistema meccanico che modifica il passo delle pale del rotore, sia principale che di coda, ad ogni rotazione dello stesso rendendo il tutto molto più reattivo, ma anche molto più delicato e soggetto a guasti se non viene fatta una regolare manutenzione e tutti i controlli prevolo del caso come si fa sugli aeromobili veri.

wow non sapevo che un elicottero modificasse il passo dell'elica per aumentare o diminuire le forze, grazie della lezioncina :smiley: ho visto un po di video, e in effetti di manutenzione se ne deve fare molta essendoci tutta quella meccanica.
Adesso che mi avete spiegato tutte queste cose però mi sorge un dubbio: perchè non si può utilizzare la stessa elettronica che si usa nei quadri per il controllo dell'assetto?? cioè un elicottero non riuscirebbe a stabilizzarsi da solo avendo a disposizione un accelerometro?

cavde:
wow non sapevo che un elicottero modificasse il passo dell'elica per aumentare o diminuire le forze

Escludendo dal discorso i giocattoli con il doppio rotore coassiale, che utilizzano un diverso sistema per volare e governare, tutti gli elicotteri monorotore come minimo hanno il passo ciclico, un sistema che tramite un piatto oscillante permette di cambiare il passo delle pale in modo simmetrico con verso opposto, una aumenta il passo mentre l'altra lo perde, in modo graduale durante una intera rotazione, questo permette all'elicottero di spostare il vettore della spinta all'interno di un cono e di dividerlo tra sostentamento e spinta in una direzione.
Una volta i modelli più semplici di elicotteri usavano la variazione del numero di giri del rotore, combinata al passo ciclico, per variare l'intensità della spinta e di conseguenza la forza che sostiene e spinge l'elicottero permettendo di farlo salire/scendere in verticale e gestire la velocità di spostamento, ora tutti i modelli di elicotteri RC, sempre esclusi i giocattoli, usano il passo collettivo che è la variazione del passo di ambedue le pale di una stessa quantità e con lo stesso verso, questo può avvenire tramite un apposito asse di comando coassiale all'albero del rotore, sistema ormai quasi in disuso, oppure sempre tramite il piatto oscillante che viene alzato e abbassato per variare il collettivo.
Sebbene può sembrare strano utilizzare il piatto oscillante per comandare sia il ciclico che il collettivo permette di semplificare la meccanica e consente comandi più precisi perché il piatto viene azionato direttamente, senza rinvii, tramite tre servo disposti a 120°, si chiama azionamento trilink e richiede uno speciale sistema di miscelazione dei comandi che deve essere presente sul radiocomando, quelli recenti per hely lo hanno tutti.

Adesso che mi avete spiegato tutte queste cose però mi sorge un dubbio: perchè non si può utilizzare la stessa elettronica che si usa nei quadri per il controllo dell'assetto?? cioè un elicottero non riuscirebbe a stabilizzarsi da solo avendo a disposizione un accelerometro?

Perché l'elicottero è un mezzo molto più instabile del quadricottero e la fisica del suo volo è molto diversa, comunque volendo è possibile stabilizzarlo elettronicamente, esistono appositi sistemi elettronici denominati flybar less, il nome deriva dal fatto che viene eliminato un componente del rotore che si chiama fly bar (è quella specie di piccolo rotore con le due palette che vedi montato a 90° rispetto al rotore), però costano diverse centinaia di Euro nelle versioni base, e non garantiscono la stessa stabilità di un quadri, fino ad arrivare anche a oltre 1000 Euro per quelli veramente efficaci.
Non ultimo tieni presente che se ad un pilota di hely che si diverte a fare volo acrobatico ad alto livello, come me per esempio, viene a proporre un sistema per rendere l'elicottero docile come minimo ti prendi un vaffa, noi l'hely lo vogliamo inc....to nero :grin:

Per capire cosa intendo volo acrobatico ad alto livello guarda questo video (un quadri non può volare in questo modo).