OpenAero2「3Dモード」「IMU」完成

6軸ジャイロ(3軸ジャイロ+3軸加速度計)KK2.0の飛行機用ファームウェア、オープンエアロ2。


その中の新機能、「3Dモード」と「IMUオートレベル」の改良がほぼ完成したようです。



「3Dモード」はAVCS(ヘディングロック)モードの事です。

前回のテスト時、「3Dモード」の最大ロールレートの遅さと舵の跳ね返り問題が気になりました。

これを開発者に報告しニュートラル移動速度のUPを提案をしたところ、別の方の提案によりニュートラル移動速度調整機能「3D stick rate」が追加され、これを調整して無事問題解決、設定値は「2」。

「3Dモード」による3軸ロック制御を使うと、ホバリング、スローロール、スローナイフエッジ等は簡単に出来るようになります。

また複葉機のPulamaは癖が強く直進性が低くコロコロと傾きやすいですが、3軸ロック制御によりピタリと直進し、パターンフライトが楽に綺麗に決まります。

こうなると派手な失速やナイフエッジの浮きなど複葉機の良い面だけが活きてきます。

デザイン重視のYF-19などもやはり直進性はあまり高くないですが、OA2を積めば面倒なミキシング調整をする事無くより快適に美しく飛ばせるでしょう。

個人的にはヘリに近いこのニュートラルな操縦感覚は好きなので、全ての機体にOA2を積みたい位です。



もう一つのテーマだったのが6軸モードによる固定翼機の自立安定飛行。

加速度(ACC)センサーを使った水平復帰機能は、従来バージョンの単純な制御では旋回Gにより正常な機能が失われ、一旦旋回に入ると復元力はほとんど働かず、最終的にスパイラルダイブが加速してしまいました。

しかし最新バージョンのBeta8では複雑な制御を使った「IMU」が追加され、水平復帰が見事に機能するようになりました。

Pulamaでテストしてみましたが、機体自体には空力的自立安定性が全く無いにもかかわらず、IMUオートレベル機能のスイッチを入れるとトレーナー機のような自立安定性が生まれました。

小さなバンク角で旋回を繰り返しましたが常に復元力が感じられ、スティックを離すと機体は水平飛行に戻ります。

ACC制御は気流に依存しないので、上反角と違い風に弱い事もないでしょう。



AVCS制御、ACC制御、リモートゲイン、自由なミキシング、ニュートラルやリミットその他詳細設定、これらを同時に使おうとするとOpenAero2を使う以外の方法は見当たりません。

ディスプレイを搭載する分10gほど重くなっていますが、圧倒的に快適かつ多機能になっています。

それでいて基板の価格は僅か$30。

「3Dモード」と「IMU」の完成によりOpenAero2は非常に魅力的なジャイロになったと思います。

増築的に多機能化しているので設定がやや複雑ですが、MultiWii等よりは簡単。

個人的には数ある飛行機用3軸ジャイロの中でも理想の飛行機用ジャイロです。

素晴らしいソフトとハードを世に送り出してくれたKapteinkuk氏とHappySundays氏に感謝!


OpenAero2を使うには、HobbyKingでKK2.0基板とPC接続アダプター(9XR送信機用と共通)を購入し、PCにソフトをインストールし、プロジェクトページからダウンロードしたファームウェアを基板にインストールします。

購入が必用なのは基板PC接続アダプター受信機接続用両オスケーブル

ドライバソフトと使い方
書き込みソフトと使い方

kkMulticopterFlashTool



重要
電源は2系統に分けられていて、それぞれ独立した電源を使う事が推奨されています。
(電圧低下に弱いOA2がサーボ動作時の電圧低下によりシャットダウンされるのを防ぐため)

Kei寅PulamaではESCのBECの他にTURNIGY 3A UBECを使っています。

これは直感的に分かり難くスレッドにも常に質問があるので、要注意です。

OpenAero2配線 OpenAero2配線拡大 
KK2BEC



出来ればFrSkyの4ch型CPPM8ch受信機を用意すると、受信機が小さく、ケーブルが一本で済む上に全8chの入力を使って全ての機能が使えます。
(標準受信機では入力は5chまで、ケーブルが5本必要)



OpenAero2は常に改良が続けられているので、特にBeta版の使用ではスレッドをしっかり読む事と動作確認は必須です。

Pulama with OpenAero2


追記3/18:

Beta10が公開されましたが、3Dモード(AVCSモード)とダイナミックゲイン(リモートゲイン)の併用に問題が出ています(Iゲインと一緒にIリミットも変動してしまいます)。

Beta7ではこの問題は無いので、オートレベルを使わず3Dモードを使うならBeta7をフライバイワイヤモードで使うのがオススメです。

どちらのバージョンでもIゲインを使わずPゲインのみで飛ばす場合は3Dモードではなくノーマルモードを選択します。
(3DモードではPゲインと一緒に最大舵角が変動してしまう為)

なので「3軸ともAVCS」もしくは「3軸ともノーマル」を地上で選択する必要があります。

一応この問題と改良案を投稿しました、他の機能との兼ね合いもありまが、後のバージョンで何らかの方法で改善される事を期待したいと思います。



追記3/24:

通常受信機(非CPPM)の場合は入力chが端子数により5chに制限されますが、例えばフタバ送受信機なら図のように配線することでリモートゲインとフラッペロン(スポイロン)を同時に使うことができます。

OpenAero2PWM配線図

3Dモード(AVCSモード)を使う場合、ミキシングは送信機ではなくOA2で行います。
両エルロンサーボch設定でソースAをエルロン入力、ソースBをフラップ入力に設定します。
(ノーマルモードもこれでOK)



追記4/5:

V1.1がリリースされました。

V1.1では3DモードでP制御とPI制御(ノーマルとヘッドロック)の混在使用が可能になっています。
この時「Channel mixing」の「Source mix」をONにします。
(そうしないと、Pゲインを減らすと舵角も減ってしまいます)
(Beta7では「Source mix」が無いのでこの技は使用不可)

V1.1ではダイナミックゲインと3Dモードの併用は出来ません。
(ダイナミックゲインでゲインを減らすとIリミットも減ってしまいます、解決は難しいとの事なので複数PID機能が追加されるのを待ちましょう)

3軸ともP制御(ノーマル)ならV1.1、Beta7、どちらでもダイナミックゲインが使えます。



追記5/16:

V1.2 Beta3が公開され、複数(3個)PID設定リモート切り替え、各PIDchで軸毎に「AVCS/ノーマル」のモード設定が可能になりました。

tag : 飛行機用 6軸ジャイロ 3軸ジャイロ

デコパネCH-47チヌーク

2サーボ2ESC、シンプルメカのバイコプター(ツインコプター)方式でチヌークを作ってみました。

バイコプターで縦型の物は見た事がありませんがさてどうでしょう。

CH47cadcut.jpg CH47cad.jpg
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飛行にはフライトコントローラー(FC、3軸ジャイロ)が必要ですが、今回は6軸制御の「Multiwii Mini Flight Controller w/FTDI Interface AEORC v0.1」(ホビキンの在庫処分時に¥1000程で購入、絶版)を使用。

このFCはMultiWiiの中でも小型軽量。

MultiWiiの設定は初めてだとかなり難解で、情報を公開して下さってる方のサイト(リンク)やベテランの方からのアドバイスによりなんとか初期設定が完了。

MultiWiiに比べるとKK2.0はGPSや高度計等の発展性が無くディスプレイの分少し重いですが、初期設定や飛行調整はかなり楽。

直視飛行で両FCの飛行安定性の差は感じられません。



実験機なので機体はデコパネと手持ちの部品で出来るだけ簡単に製作。

しかし今回リアのローターポストはEPP外板による曲面デザインを試してみました。

軽い3次曲面ですがEPPの弾力を利用して再現。

前後ローターは同一平面上で前傾角は6°。

市販のボディでちょうどいい物があれば、それを利用した方が簡単でかっこいいかもしれません。



飛行制御のキモとなるチルト機構はこんな感じ。

130223_182956.jpg 130223_182916.jpg

チルト軸はモーターユニットの重心に近い方が理想的。

そしてツインコプターの飛行制御原理はベクタースラストと同じなので、チルト軸を出来るだけ機体の重心から離すようにします。

なので重量物は出来るだけ低い位置に搭載。

それでもスケール機なのでチルト軸と重心の距離については妥協しています、オスプレイよりは良いですがさてどうでしょう。

ツインコプターは一般的にサイドバイサイド(横型)でMultiWiiの設定にもタンデム(縦型)はありませんが、単純にOpen9X送信機でエルロンとエレベーターを入れ替えて対応。




屋内テストでは問題無く浮上したので屋外テスト。

2~3m/s程の風の中で低速旋回飛行が出来ました。

予想通り向かい風や前進速度に対する縦の操縦安定性はサイドバイサイド形式よりも良好。

しかしタンデムは強い加減速や突風を受けた時の立て直しで制御の限界を超えると左右非対称の変な挙動が出るのが欠点。

まあ何せこのサイズのスケール機なので、外でこれだけ飛べばとりあえずは上出来でしょう。

おそらく耐風性はより小さなクアッドに劣りますが、シングルローター固定ピッチのEPキャリバーM24(メインローター直径500mm、、全備380g)よりは良好。

ちなみに実機チヌークは意外にもかなりの運動性能。


そういえば実機はタンデム特有の癖を抑える為に電子制御を取り入れて実用化にこぎつけた事が有名ですが、バイコプターは最初から電子制御が前提ですね。



その後室内で6軸モードを調整。

前後左右対称に4脚を大きく開いたクアッドと違い本機はキャリブレーションがしにくいですが、電源投入姿勢を決めてACCトリムを合わせてしまえばその後大きくは狂わないようです。

MultiWiiでは送信機のコマンドによりACCトリムを調整できるので便利。

調整が取れれば、室内ホバでは加速度センサーによる水平復帰制御を使った6軸モードが断然楽チン。

3軸モードは姿勢ロック制御なので特に前後に暴れ出すと止めるのが難しいですが、6軸モードでは水平に戻りたがるのでチョン打ちで安定したホバリングが出来ます。

風のある屋外ではまた違ってくると思います。



3軸モードと6軸モードの飛行の比較、6軸モードの方が安定しているのが分かります。
3軸モードは特に暴れた時の様子ですが、機体が流れてからの傾斜修正操作になるのでどうしても操舵が遅れてしまいます。




・・・といった感じ。

バッテリー変更等で重心位置が多少狂っても飛行姿勢や操縦性が変わらないのは縦型タンデム方式の美点。

クアッドよりスケール感がありフライバー式固定ピッチ機より自由に飛ばせて可変ピッチ機より手軽、これはこれで楽しい機体です。



2セル850mah搭載、飛行重量240gで飛行時間2分半。
3セル850mah搭載260gで3分半
3セル1600mah搭載320gで6分半
重くなるほど操縦安定性は低下。
同モーター、ペラ、ESCのオスプレイは3セル850mahで420g、ホバリングで2分。
CH47ass.jpg
モーター: TURNIGY2730(1700KV) ×2発
ペラ  : ホビキン、パチGWS 7×3.5 カウンターローテーション
ESC : ホビキン15A ×2
サーボ : D65HB ×2
フライトコントローラー : 「Multiwii Mini Flight Controller w/FTDI Interface AEORC v0.1」

PDF切り出し図面はコチラ

tag : ラジコン マルチローター ツインコプター CH-47 チヌーク

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Author:Kei寅
King3エアーウルフ、小型発泡機、デコパネ機等の空物ラジコンで遊んでます。

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