你也能看見台灣-無人飛機空拍入門 (08 PID參數調整以及其他常用設定)

前言:你的回文就是我的動力!!!!這系列文章已經寫到手快斷了，讀的人應該是不少，如果你覺得寫得還可以或者從中有學到些甚麼，請按下"回文"隨便留個話，給我點鼓勵!感恩....

這兩天一直在想接下來要寫點甚麼!其實APM動手做到這邊，剩下來的部分都是功能的強化。比較難分門別類，而且也瑣碎的很。所以關於機體組裝的部分，這一篇應該是關於APM設定的最終章。
不過絕對不是完結篇，因為標題就寫了"空拍"兩字。所以第九篇開始會討論關於雲台系統以及無線影音傳輸系統。

PID參數調整
APM自動飛行控制就跟所有自動控制系統一樣，並不如同大家所想的，飛機被風吹偏了就往反方向飛就好。這種自動修正還必須考慮到整個系統的延遲以及反饋。舉例來說，當飛機被風吹偏移的一瞬間被感應器偵測到，到機器計算完成後送出修正訊號到開始修正需要一段時間，這時候飛機的姿態又變成另外一種狀況了。
而當修正訊號傳達到，機體的反應又會因為機體的重量，動力大小...等等對於相同的修正有不同的反應。等到開始修正之後，到自動控制器偵測的新的位置...又回到一開始的循環....
在這種情況下，整個系統就會變得相當複雜了....

好在無敵個科學家想到一種控制方式，把整個系統存在的問題簡化成PID三個參數。至於每種參數的意義我就不在此說明了。

APM手動參數調整:
如果要動到PID參數的話，建議就是先把三個參數都歸零，然後先調整P值，調整到過度反應之後，往回退大約15%
接著在調整I值，同樣的調到過度之後、再退15%
最後調整D值

這個調整的過程需要一點耐心。
不過這個過程對於新手而言簡直是無法辦到的夢靨，因為新手連飛都飛不起來，又怎麼調整?更別提要怎麼知道何謂修正不足以及修正過度。
而且對於老鳥來說，起飛->降落->接上電腦->調整參數 這樣的循環連續坐上幾十次也是非常累人的事情。所以大家可以在Youtube找各式各樣分享調整PID的密技。
這個步驟我自己也不曾完美的完成過。不過根據我看一般分享的文章，如果新手要進行手動調整的比較可行的方法可能是把飛機懸空吊著，讓機體能夠自由活動但是又不至於暴衝。然後慢慢測試PID
真的很麻煩...

自從新版韌體出現之後，APM開始支援所謂的自動調整。可以說是解救了所有APM的使用者。整個調整過程如下。

APM自動參數調整:
如果你打算使用自動參數調整功能的話，你的遙控器至少需要6個CH。以下以Frsky X9D為例子，請多準備一條雙公頭的伺服器延長線。首先請把接受器的6接到APM的7。(!!注意喔!!是APM的7，不是6)

接著到遙控器裏頭的MIX，新增這個CH，在X9D的主畫面按下MENU一次 然後再按PAGE五次 到MIXER的畫面 
其中只有CH1-5是有名字的,其中CH5是我們之前在05篇中寫過。 
請按下(一)把反白棒下移動到CH6 然後按下ENT 畫面會進入INSERT MIX CH6
反白棒會落在 Source S2的S2上
按下ENT 反白會閃爍 接著按下(-)好幾次 直到SF出現選擇
這時候按下EXIT一直回到主畫面。
弄好之後畫面如下。

我們把他設定到SF(右手邊前面的兩段開關)來控制。
因為是新加入的頻道，所以請將APM接上電腦，打開MP。然後到INITAL SETUP->Mandatory Hardware->Radio Calibration重新校正遙控器。
重新校正遙控器的時機:當你新增頻道，或者更換發射器或者接收機的時候，都需要重新執行遙控器校正程序。
請到INITIAL SETUP -> Mandartory Hardware -> Radio Calibration 
校正流程在(05 軟體設定)有講過

然後到這裡去把CH5的其中一個飛行模式改成定高模式(AltHold)，然後按下SAVE MODE

然後到CONFIG/TUNING->Extended Turning去把CH7的模式改成AUTO TURN，然後按下Write Params
因為APM的6號頻道並不支援自動調整，所以剛剛接收機的6才會需要接到APM的7

準備工作都做完之後，請看以下的影片:(中文字幕)

記得，做好之後，不要把自動調整參數的開關切回。降落後啟動保護，把馬達停轉之後，參數就記錄下來了。如果切回在停轉，參數就會消失。

整個過程完成之後，如果在無風或者微風的環境下，你的飛機就會像釘在天空中。穩地不得了....

自動調整參數的盲點也是在於新手如果不會飛的情況下如何完成。我建議可以使用MP提供的幾個預設參數，直接練飛...那幾個參數雖然操作穩定性不是頂好的。不過拿來一般飛行還是可行。等練到差不多了在執行自動參數調整，這樣子會容易許多。


以下為其他常用設定或者功能

***測量震動狀態***
有動力的機器都免不了會震動，可是對於自動導航儀來說，震動是影響感應器精準度的最大殺手。因為如果震動過大的話，軟體會無法將真正的姿態從震動的雜訊中過濾出來，因此震動越大，你的機體穩定性會越差，就是這個道理。
多旋翼機經常會因為螺旋槳以及馬達的不平衡造成的振動，降低了你的飛機穩定性。很多新手會不了解這點，一直將重心放在PID的調整以及重力加速器或者墊子羅盤的校準上。可是如果震動過大的話，無論你做多少次校正的無法解決的。
好在如果你的APM有安裝資料回傳的話，他是會自動記錄下所有的資料，請依照下面程序讀取資料，然後想辦法透過平衡馬達、螺旋槳、或者增加避震墊的方式將震動降低。

請在在飛行完之後，將MissionPlanner跟你的飛機斷開連線，然後在FLIGHT DATA這一頁面左下的分頁找到Telemetry Logs分頁

然後按下Tlog > Kml or Graph，他會跳出Mavlink Log Graph的小工具

請選擇Graph Log之後，他會請你選擇檔案。每次飛行的檔案會存到C:\Program Files (x86)\Mission Planner\logs\QUADROTOR\1 下面按照日期時間取好名字
選擇最新的檔案開啟

他又會跳出一個Graph This
請將RAW_IMU下面的 xacc yacc zacc三個打勾

原本空白的Mavlink Log Graph就會把剛剛的選擇的三筆資料畫出來

你可以用滑鼠將其中某段時間的資料放大，請按住左鍵之後拉框框，這個工具也可以按下右下角放大為全螢幕。或者使用滾輪也可以放大縮小。

至於資料判讀的話，因為原始網站http://copter.ardupilot.com/wiki/ac_measuringvibration/ 是使用APM內建記憶體去紀錄資料檔案，跟我寫的方式有點不同，所以讀出來的資料也有點不同。不過應該都不超過正負3。 這個部分可以請大家自行研究一下。

***自動返航相關參數***
不知道你是否有測試過他的自動返航模式!?如果有嘗試過，應該會被嚇一大跳吧，因為這裡頭有幾個預設值可以調整一下。
相關參數（CONFIG/TUNING->Standard Params）
RTL Altitude: 返航高度
1500(單位公分)
RTL Final Altitude: 最終返航高度
0 (降落到地面)
RTL loiter time: 返航到起飛點上空停留多久後開始下降高度
50000(單位ms)

***遙控器的失控保護 (Fail safe)***
這個設定非常重要。這個功能是由遙控器所提供的，它的功能是在接收機收不到發射器訊號的時候，會把給APM的訊號切到某一個你預先設定的數字。
因為無人飛機飛出視距外的機會太大，雖然我介紹的X9D有人可以在空曠環境下超過5km操作，不過無論如何，切記一定要把失控保護設好。
方法1:
參考下面的影片，X9D的failsafe設定成[No pulese]，也就是當接收機失去訊號，就不輸出。
INITIAL SETUP->Mandatory Hardware->FailSafe
右邊的FS Pwm選擇975以下的數字就可以了，接著你關掉遙控器，你會看到CH3的數字變成900。表示APM的這個通道已經沒有訊號了。

相關參（CONFIG/TUNING->Standard Params）數有：
Battery Failsafe Enable: 當電池電量過低的時候要做甚麼
Land (降落)

GroundStationFailsafeEnable: 當失去地面戰訊號時要做甚麼
Disable (甚麼都不做)

GPS Failsafe Enable: 當失去GPS訊號的時候要做甚麼?
Land (降落)

ThrottleFailsafeEnable: 當失去油門訊號時要做甚麼? (這種情況下，等於是完全失去遙控器訊號)
Enable always RTL (返航)

Throttle Failsafe Value: 油門訊號怎麼樣情況才算失去訊號
975以下的數字都可以

方法2:
或者是在接收機失去訊號的時候，接收機會輸出把油門定在50%，飛行模式設RTL。這個方式比較方便，就不用MissionPlanner

這裡是X9D以及X8R的失控保護設定影片，雖然都是英文的旁白，不過別管他，照著做就可以了。請切記把CH5設定在RTL的位置。