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PX4固定翼调试校准流程及实验相关问题记录分析

2023-05-16

pixhawk固定翼调试流程

对于px4固件，其对应选择的一般是qgroundcontrol地面站（APM一般使用Mission Planner）。本次调试的固件版本是1.6.5dev（最新的固件并不稳定，可能会有bug）。基本的调试流程如下：

地面站调试界面

  1. 刷固件，我们刷的是1.6.5dev版本
    这里写图片描述

  2. 选择Airframe，这里我们选择标准的固定翼
    这里写图片描述

  3. 遥控器的校准，这里我们选择的是model1(日本手（右手油门）——左手升降舵和方向舵，右手油门和副翼)
    这里写图片描述

  4. 传感器校准，这里需要注意的是固定翼的空速计，可以在Parameters中的Circuit Breaker中选择禁用相关的空速计和安全开关等
    sensor校准
    这里写图片描述
    选择禁用
  5. 遥控器模式设置，这里我们设置了Manual、Stabilized和Mission三种模式
    这里写图片描述
  6. 电调的校准，电调校准很重要，不做电调行程校准，飞机无法起飞
    这里写图片描述

这里补充一下遥控器和接收机的对频，在遥控器的LINK——SYSTEM——LINK，在LINK在闪烁的时候给接收机上电，接受的红灯变成绿色，对频成功。
这里写图片描述

相关链接：
px4固件和地面站相关资料

调试过程中的问题记录

本次调试的问题多半为硬件问题，首先遇到的是1,2,3,4通道没有输出（顺便说一下，飞控的主通道和舵机的接法是：针脚1=副翼，针脚2=升降舵，针脚3=油门，针脚4=方向舵）。测试接收机，发现接收机没有直接的输出，更换接收机后，发现依然不行，且指示灯出现时亮时不亮的情况，经过测试，是电源模块出了问题。在解决电源模块问题后，发现电机不转，但副翼可以动，将电源直接连电调，发现电调有问题（这里需要说明一下，如果电机出现慢慢的滴滴声，说明是没有PWM信号，但是有电源输入，如果出现很慢慢的滴滴声，则说明有PWM，但是没有电源输入）。在解决所有硬件问题后，在第二天的使用中，发现调试好的固件又出问题了，经过重重排除，最终发现是PX4固件不稳定的问题，于是没有刷最新的固件，而是刷了之前下好的1.6.5dev版本的固件，所有问题终于全部解决。这里也需要说明一下PX4指示灯的各种含义：
指示灯含义

飞行试验相关问题记录

本次进行了固定翼的Manual、Stabilized、Mission三种模式的测试。其中Mission模式测试了航点飞行。主要出现以下问题：

  1. 飞机副翼、方向、升降舵面偏角过大，导致在操纵方向舵与升降舵时，多次出现舵面失速导致飞机姿态发生剧烈变化。对于这个问题，一个原因是飞机本身问题，舵面过大，不易于操作，另外建议在地面站Manual模式下设置各个舵面的最值，使舵面偏转角度正负不超过30°
  2. 飞机进入自稳模式后，机动性能很差，在关键时刻无法按飞行员的意识及时将飞机改出危险的境地。对于这个问题，需要调整飞控在增稳模式下对飞机姿态的限制，增大飞机可使用俯仰角与滚转角，提高其在增稳模式下的机动性，为了更好的控制，需要对PID值进行调整
  3. 在进行Mission模式时，只能切一次Mission模式，如果后面需要再进行航迹飞行，只能重新load航点信息，这个和旧的代码不一样，旧的代码可以进行多次的Mission模式切换。这个在操作过程中需要格外注意，不可胡乱切Mission模式，这样很可能造成飞机乱飞的情况。
  4. 在测试过程中，发现飞机偏离航迹很远，对于这个问题，经过查资料和询问，很可能是航点设置有问题，航点之间的距离一般有100m左右，每个点的loiter radius为50m,在航点50m之类，飞机认为是到达航点，在代码中会有一个accept radius参数。在测试中，发现高度误差较大，会有1m左右，对于这个定位不准的问题，我们建议使用差分GPS来获得更精确的定位，这样也有利于航迹规划。

后续的研究的一些个人看法

对于还未做的自动起飞和降落问题，经查找，多半是关于APM的自动起飞降落的参数设置：APM固定翼自动起飞，对于这个问题，经过在一些飞控群里的交流，现在可以得到的资料如下：

  1. 对于takeoff点和home点，一般设置二者的距离为100m。takeoff点的角度设置在10~15度。对于降落过程中，需要设置拉飘的角度（拉飘：一般的降落时直接俯冲，但达到某个高度的时候，需要拉升降舵，使飞机变成抬头的姿态来增大阻力，从而降低飞机速度，安全降落）。这个角度在10度左右。
    这里写图片描述
  2. 以下是一些收集到的关于自动起飞和降落的参数设置资料：
    自动起飞参数设置
    对于上面的RWTO_ATRSPD_SCL参数，原来的是130%，这里之所以是30%，是因为作者本人对PX4原生固件代码做了一些修改。
    这里写图片描述
    以上是自动降落的参数设置，其中FW_L1_DAMPING和FW_L1_PRERIOD是L1算法的两个参数，和航点关系很大，可以作进一步研究。
  3. 对于后续的研究代码建议是，主要研究以下代码：
    src/Firmware/src/modules/navigator/mission.cpp
    src/Firmware/src/modules/dataman/dataman.c
    src/Firmware/mavlink/include/mavlink/v2.0/common/mavlink_msg_mission_item.h
    src/Firmware/mavlink/include/mavlink/v2.0/common/mavlink_msg_mission_item_int.h
    src/Firmware/src/lib/runway_takeoff/RunwayTakeoff.cpp
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