Возможности полетного контроллера cc3d с прошивкой inav

ВОЗМОЖНОСТИ ПОЛЕТНОГО КОНТРОЛЛЕРА CC3D С ПРОШИВКОЙ INAV

OPPORTUNITIES OF FLIGHT CONTROLLER CC3D WITH INAV FIRMWARE

Сторінки: 129-136. Номер: №1, 2019 (269)
Автори:
А.А. МЯСИЩЕВ
Хмельницкий национальный университет
A.A. MYASISCHEV
Khmelnytsky National University
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2019-269-1-129-136
Рецензія/Peer review : 10.01.2019 р.
Надрукована/Printed : 16.02.2019 р.

Анотація мовою оригіналу

Разработан беспилотный летательный аппарат (БЛА) на базе полетного контроллера cc3d с встроенным гироскопом и акселерометром, 3-осевого компаса HMC5883L, барометра/высотомера BMP180, GPS приемника u-blox NEO-6M. В качестве прошивки использована INAV ver.1.7.2, поддерживающая навигационные функции. В качестве рамы используется четырехмоторный мультиротор – квадрокоптер. Спроектированный квадрокоптер способен выполнять следующие полетные режимы: ANGLE – автоматическое выравнивание крена и тангажа с контролем угла горизонта, заданное значение которого не может превышаться, чем достигается устойчивый полет. Здесь задействованы гироскоп и акселерометр для удержания горизонта. NAV ALTHOLD – удержание высоты. Здесь использован барометр, который способствует удержанию высоты по давлению воздуха. NAV POSHOLD – удержание позиции. Использует GPS. NAV RTH (Return To Home) — возврат домой, в точку взлета. Контроллер запоминает точку, где произведен Arming и позволяет вернуть БЛА в эту точку. Failsafe RTH — режим спасения, который отправляет БЛА домой (в точку, где произведен запуск двигателей – Arming) в случае потери связи с наземной станцией. AIR MODE – режим динамической регуляции PID регулятора, который обеспечивает полную коррекцию PID во время нулевого дросселя и дает возможность плавного полета и выполнения высшего пилотажа. Показана возможность использования программы STM32 Flash loader demonstrator в качестве программатора для замены прошивки в cc3d с OpenPilot на INAV, а также возможность ее использование для обратного возврата на прошивку OpenPilot(LibrePilot) при прошивке начального загрузчика OpenPilot(LibrePilot) с последующей прошивкой OpenPilot(LibrePilot) с помощью LibrePilot GCS. Установлено для прошивки INAV при резком увеличении дроссельной заслонки коптер, взмывая вверх, теряет устойчивость и заваливается на левую или правую сторону. Если не убавить газ и не регулировать стиками выравнивание по Roll, Pitch, коптер падает. При плавном увеличении дроссельной заслонки коптер сохраняет устойчивость при подъеме вверх. Только тщательный подбор моторов и пропеллеров позволяет устойчиво коптеру подниматься вверх при резком увеличении газа. Таким образом PID – регуляторы прошивки INAV ver.1.7.2 на контроллере cc3d плохо работают с резкими отклонениями стиков, что приводит к аварии коптера. На прошивке OpenPilot(LibrePilot) с контроллером cc3d этого не наблюдается.
Ключевые слова: cc3d, PID-регулятор, INAV, LibrePilot, GPS приемник, AIR MODE, STM32F1, Throttle PID Attenuation.

Розширена анотація англійською мовою

An unmanned aerial vehicle (UAV) based on a flight controller cc3d with a built-in gyroscope and accelerometer, 3-axis compass HMC5883L, barometer / altimeter BMP180, GPS receiver u-blox NEO-6M was developed. The firmware used is INAV ver.1.7.2, which supports navigation functions. Four motorized multirotor – quadrocopter is used as a frame. The designed quadcopter is able to perform the following flight modes: ANGLE – automatic levelling of the pitch and pitch with control of the angle of the horizon, the set value of which cannot be exceeded, thus achieving stable flight. Here a gyroscope and an accelerometer are used to hold the horizon. NAV ALTHOLD – hold height. Here a barometer is used, which helps to maintain the height of the air pressure. NAV POSHOLD – position is held. Uses GPS. NAV RTH (Return To Home) – return home to the take-off point. The controller remembers the point where Arming is produced and allows you to return the UAV to this point. Failsafe RTH – rescue mode, which sends the UAV home (to the point where the engines were started – Arming) in case of loss of communication with the ground station. AIR MODE is a mode of dynamic regulation of the PID regulator, which provides full PID correction during zero throttle and enables smooth flight and aerobatic flying. The possibility of using the STM32 Flash loader demonstrator program as a programmer to replace the firmware in cc3d from OpenPilot to INAV is shown. And also the ability to use it to return to the OpenPilot (LibrePilot) firmware when flashing the OpenPilot (LibrePilot) bootloader with subsequent OpenPilot (LibrePilot) firmware using the LibrePilot GCS. It is established for INAV firmware, that with a sharp increase in the throttle, the rotor, soaring upwards, loses stability and falls to the left or right side. If you do not turn down the gas and do not adjust the alignment of Roll, Pitch, the copter drops. With a smooth increase in the throttle, the copter remains steady when it rises up. Only a careful selection of engines and propellers allows the steadily steaming upward with a sharp increase in gas. Thus, the PID regulators of the INAV ver.1.7.2 firmware on the cc3d controller do not work well with sharp deviations of sticks, which leads to a crash of the copter. This is not observed on the OpenPilot (LibrePilot) firmware with the cc3d controller.
Keywords: cc3d, PID controller, INAV, LibrePilot, GPS receiver, AIR MODE, STM32F1, Throttle PID Attenuation.

References

1. Miasyshchev A.A. Postroenye BPLA na baze poletnoho kontrollera APM 2.6. / A.A. Miasyshchev // Herald of khmelnytskyi national university. Technical sciences. – Khmelnytskyi : KhNU, 2016. – № 5. – S. 225–230.
2. CopterControl3D [Electronic resource]. – 2015. – Mode of access : http://multicopterwiki.ru/index.php/CopterControl3D.
3. The LibrePilot open source project [Electronic resource]. – 2017. – Mode of access : http://www.librepilot.org/site/index.html.
4. INAV [Electronic resource]. – 2018. – Mode of access : https://github.com/iNavFlight/inav/wiki.
5. Open-Source flight controller software for modern flight boards [Electronic resource]. – 2018. – Mode of access : http://cleanflight.com/.
6. F1, F3, F4 AND F7 FLIGHT CONTROLLER DIFFERENCES EXPLAINED [Electronic resource]. – 2017. – Mode of access : https://oscarliang.com/f1-f3-f4-flight-controller.
7. FLASHER-STM32 [Electronic resource]. – 2016. – Mode of access : https://www.st.com/en/development-tools/flasher-stm32.html.
8. Miasyshchev A.A. Kvadrokopter s proshyvkoi INAV ver. 1.7.2 na poletnom kontrollere cc3d evo s rezhymamy uderzhanyia vysoty, pozytsii, vozvrata domoi [Electronic resource] / Miasyshchev A.A. – 2018. – Mode of access : https://sites.google.com/site/webstm32/inav-cc3d,
9. Command Line Interface (CLI) [Electronic resource]. – 2018. – Mode of access : https://github.com/iNavFlight/inav/blob/master/docs/Cli.md.
10. Miasyshchev A.A. Yspolzovanye platy ROBOTDYN MEGA2560 PRO dlia postroenyia poletnoho kontrollera heksakoptera / A.A. Miasyshchev // Herald of khmelnytskyi national university. Technical sciences. – Khmelnytskyi : KhNU, 2018. – № 3. – S. 171–179.
11. Miasyshchev A.A. Rezhymy polotu kontroleriv polotu APM 2.6 I PIXHAWK BPLA / A.A. Miasyshchev, V.V. Shvets // Herald of khmelnytskyi national university. Technical sciences. – Khmelnytskyi : KhNU, 2018. – № 1. – S. 78–82.
12. Miasyshchev A.A. Systema navihatsii bezpilotnoho nazemnoho aparatu na ARDUINO / A.A. Miasyshchev, A.P. Faryna // Herald of khmelnytskyi national university. Technical sciences. – Khmelnytskyi : KhNU, 2018. – № 4. – S. 173–177.
13. U-center Windows. GNSS evaluation software for Windows [Electronic resource]. – 2018. – Mode of access : https://www.u-blox.com/en/product/u-center-windows.
14. Flashing the OpenPilot bootloader on a CC3D or Flashing Beta/Borisflight Hex on a CC3D [Electronic resource]. – 2015. – Mode of access : http://www.southquay3d.com/index.php?route=news/article&news_id=9.