PX4无人机调试技术文档

PX4无人机调试技术文档

一、硬件部分

1.调整电机序号、转向以及螺旋桨姿态，螺旋桨较高一侧为迎风侧，并使四个桨处于同一平面。

（下图为X型四旋翼无人机DEMO）

2.正确接线。

二、QGroundControl部分

(一).机架Airframe

（！！！更改之后需要"Apply and Restart "！！！）

1.1 在工具栏上选择 Gear图标 (载具设置)，然后在侧边栏选择Airframe。

1.2 先选择你的机架符合的大致分类，然后在下拉菜单中选择最匹配的机架类型。

1.3 点击Apply and Restart。 看到提示后点击 Apply 保存设置并重启载具 (飞机)。

(二).传感器Sensors

2.1磁罗盘Compass调试

2.1.1 选择一个远离磁场及金属品的位置进行调试。

2.1.2 在工具栏选择Gear图标 (机体设置)，然后在侧边栏选择 Sensors。

2.1.3 选择Compass按钮。

2.1.4 单击OK开始校准。

2.1.5

（1）将车辆置于红色（不完整）所示的任何方向并保持静止。

（2）一旦提示（方向图像变为黄色），则在任一/两个方向上围绕指定轴旋转车辆。

（3）完成当前方向的校准后，屏幕上的相关图像将变为绿色。

（4）对所有车辆方向重复校准过程。

2.2陀螺仪Gyroscope调试

2.2.1 选择Gyroscope按钮。

2.2.2 将飞机稳定在一个平面。

2.2.3 单击OK开始校准。

2.2.4 等待进度条完成。

2.3加速度计Accelerometer调试

2.3.1 点击 Accelerometer传感器按钮。

2.3.2 点击OK校准。

2.3.3 按照屏幕上的 images 引导，将机体翻转到指定位置。 看到 (图示位置变成黄色) 的提示，握紧机体并保持静止。 该位置标定完成后，屏幕上的相应图示将变成绿色。

2.3.4 在机体的所有方向上重复校准步骤。

2.4水平Level Horizon校准

2.4.1 点击 Level Horizon 按钮。

2.4.2 将飞行器放置于水平方向：

• 这是飞行器在水平飞行时的位置（飞行器通常会向上轻微翘起！） 对于旋翼机，这是悬停位置。

2.4.3 点击 OK 开始校准。

2.4.4 等待校准过程结束。

(三).遥控器Radio

3.1 点击Radio 按钮。

3.2 点击 OK开始。

3.3 设置和你遥控相匹配的 发射机模式（即左右手）（这个确保在下面的校准中 QGroundControl 准确显示摇杆的位置（一般不需要调整）。

3.4 按照文字（在遥控器的图上）提示移动摇杆的位置。 当摇杆到达位置，点击Next 。重复上述步骤。

3.5 当出现提示，移动所有开关和旋钮到最大行程（你可以在 Channel Monitor 上看到他们指示条的移动）。

3.6 点击Next保存设置。

(四).飞行模式Flight Modes

4.1在左侧 Flight Mode Settings 中分别分配 Stabilized,Position,Altitude 三个飞行模式在遥控器上的对应。

4.2在 Switch Settings 中分配 Kill Switch 在遥控器上的对应。

(五).电源Power

5.1电源调试

5.1.1在电池芯数 Number of Cells(in Series) 模块填写合适的电池芯数。

5.1.2点击上侧的Calculate选项，输入外部实际测量电压值，并点选Calculate选项。

5.2电调调试

5.2.1 拆卸螺旋桨。

5.2.2 机体断开电源。

5.2.3点击 ESC PWM Minimum and Maximum Calibration 下的Calibrate。

5.2.4 连接电源并等待调试结束。

(六).参数Parameters

6.1PID参数调试

​ pixhawk采用串级PID的方式，外环是控制角度，内环是控制角速度。因为内环更直接作用于电机，所以我们调试pixhawk的PID时，一般只用调试内环的PID即可(角速度)。

注意！！！ 一切PID参数的调试都是基于电调行程校准通过，桨和电机、电调匹配的基础之上。如果飞机飞起来就侧翻（没校准好传感器和电调），或者已解锁就起飞（桨和电机不匹配），出现这类飞机都飞不起来的问题，调试PID参数是没有意义的，切记！ 调试PID参数是基于飞机飞行的有点不稳，但是基本可以飞行的基础之上！

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6.1.1 试飞行之后将飞控与计算机连接。

6.1.2 打开QGroundControl,点击上方文档图标。

6.1.3 打开 Analyze 下的Download选项，点击右侧的Refresh选项。

6.1.4 选择需要的飞行日志并点击右侧Download选项并完成下载。

6.1.5 打开Flight Review页面，点击Choose File...，选择对应文件，然后Upload。

6.1.6 点击弹出页的Open Analysis。

6.1.7 根据图表调整参数，具体方式如下。

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参数名称对照

1.俯仰的内环角速度PID参数。

MC_PITCHRATE_P MC_PITCHRATE_I MC_PITCHRATE_D

2.滚转的内环角速度PID参数。

MC_ROLLRATE_P MC_ROLLRATE_I MC_ROLLRATE_D

3.偏航的内环角速度PID参数。

MC_YAWRATE_P MC_YAWRATE_I MC_YAWRATE_D

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参数调整

!!如果飞行器结构对称，那么ROLL与PITCH的概念应该等价，如果不对称，则应该分开讨论。 !!

Step 1.稳定俯仰和翻滚速率

(1)P增益调节 参数：MC_ROLLRATE_P, MC_PITCHRATE_P

​ 中油门上下，到刚好平衡重力。向俯仰或翻滚方向上稍做倾斜，观察反应。飞行器应该温和的抵抗倾斜过程，但保持倾斜角之后不会尝试恢复水平姿态。如果出现震荡，降低P。如果反应正确但非常慢，调大P直到开始出现抖动。重新调回P到稍稍有一点抖动甚至不再抖动（大概回调百分之十），到稍稍超调，典型值一般为0.1。

(2)D增益调节 参数：MC_ROLLRATE_D, MC_PITCHRATE_D

​ 如果参数处于某一值时，飞行器稍微抖动并且P值已经适量的减少。从0.01开始缓慢增加RATE_D直到消除最后一点震荡。如果此时飞行器又一次出现抖动，那就是D值过大。一般通过调节P与D就可以得到比较良好的电机响应。RATE_D的典型值一般在0.01–0.02 。

(3)I增益调节 参数：MC_ROLLRATE_I, MC_PITCHRATE_I

​ 如果飞行器可以实现定点但是定点的位置与期望存在误差，那么增加MC_ROLLRATE_I 和MC_PITCHRATE_I以增益MC_ROLLRATE_P的值得百分之五到百分之十开始向上增加。

Step 2.稳定翻滚与俯仰角度

P增益调节 参数 MC_ROLL_P, MC_PITCH_P
中油门上下，到刚好平衡重力。向俯仰或翻滚方向上稍做倾斜，观察反应。飞行器应该缓慢回到水平。如果出现抖动，减小P。如果反应正确但非常慢，调大P直到开始出现抖动。最佳的反应应该是超调10%–20%后得到良好的响应。
在QGoundControl可以锁定pitch与roll。姿态角度超调不要超过10%–20%。

Step 3.稳定航向速率

P增益调节 参数：MC_YAWRATE_P

​ 中油门上下，到刚好平衡重力。转动飞行器方向轴，观察反应。电机声音应该发生改变，飞行器应该阻碍方向变化。但是这个响应应该弱于俯仰与横滚方向，这是正常现象。如果飞行器出现抖动，减小MC_YAWRATE_P。如果响应非常剧烈甚至在小幅转动，减小P。典型值大概为0.2–0.3。（四轴因为其结构，导致航向上的不灵敏，yaw-p要小于pitch与roll）。
​ 在航向的速率控制中，如果响应非常强烈或出现震荡，会影响俯仰和横滚方向的响应。统筹调节pitch，roll，yaw达到平衡。

Step 4.稳定航向角

​ 中油门上下，到刚好平衡重力。转动飞行器方向轴，观察反应。飞行器应该缓慢的回到初始方向。如果飞行器出现抖动，减小P。当响应正确但速度慢，增加P直到反应达到稳定，但不要出现震荡。典型值大概为2–3。

前馈补偿调节 参数：MC_YAW_FF

​ 这个参数不太重要，并且可以在飞行过程中调节。但是不理想的参数会使响应变慢或过快。应该调节MC_YAW_FF使飞行器得到良好的响应过程。其有效范围0–1，典型值大概为0.8–0.9。（有时为了航拍效果考虑，可以再改小MC_YAW_FF，以便得到平滑的响应过程）。

​ 在QGoundControl观察ATTITUDE.yaw。超调不应该超过2%–5%.小于pitch与 Roll。

（以下根据需要进行修改）

6.2磁罗盘Compass参数调试

禁用 CAL_MAG0_EN，即外部磁罗盘，启用 CAL_MAG1_EN，即内部磁罗盘。

6.3EKF2参数调试

EKF2_AID_MASK 仅勾选vision position fusion与vision yaw fusion。

EKF2_HGT_MODE 仅勾选Range sensor并Save。

6.4TFMini参数调试

SENS_TFMINI_CFG 根据实际情况选择接口，暂用TELEM/SERIAL 4。