Перейти к содержимому

Урок 18 из 43 · Модуль 3. Вибрации и фильтр нижних частот

Mission Planner для технического персонала · Урок 18 из 43 · Модуль 3. Тюнинг и автономный полёт

Откуда берётся шум в контуре управления, почему он мешает регулятору и как выбрать частоту среза под размер винтов.

Настраивать PID до того, как разобрались с вибрациями, бессмысленно: регулятор будет реагировать на механический шум, а не на движение аппарата.

Содержание

1. Цели урока

После этого урока вы будете понимать:

  • почему D-составляющая регулятора чувствительна к вибрациям
  • как подобрать INS_GYRO_FILTER под диаметр винтов
  • в чём компромисс между фильтрацией и устойчивостью
  • какими механическими мерами снижают вибрации
↑ К оглавлению

2. Откуда берётся шум в контуре управления

Гироскоп измеряет угловую скорость с частотой 8 кГц (или 4 кГц в зависимости от датчика). В его показаниях присутствуют:

  • полезный сигнал — реальные повороты аппарата, до 20–30 Гц;
  • шум от вращения винтов на частоте оборотов и её гармониках, обычно 60–250 Гц;
  • резонансы конструкции;
  • собственный шум датчика.

Дифференцирующая составляющая PID-регулятора (коэффициент D) усиливает высокие частоты. Именно поэтому нефильтрованный шум заставляет моторы «дрожать»: контур пытается компенсировать вибрации, которых с точки зрения полёта нет.

Вверху — спектр гироскопа до и после фильтрации. Внизу — АЧХ фильтров: ФНЧ подавляет всё выше 20 Гц, режекторные фильтры вырезают частоту винтов и её гармонику

Вверху — спектр гироскопа до и после фильтрации. Внизу — АЧХ фильтров: ФНЧ подавляет всё выше 20 Гц, режекторные фильтры вырезают частоту винтов и её гармонику

↑ К оглавлению

3. Фильтр нижних частот

Базовая фильтрация задаётся двумя параметрами:

Параметр Смысл Типовое значение
INS_GYRO_FILTER Срез ФНЧ гироскопа, Гц 20 (5″ гонки: 40–60; 15″+: 10–15)
INS_ACCEL_FILTER Срез ФНЧ акселерометра, Гц 10–20

Правило подбора: чем крупнее аппарат и винты, тем ниже частота среза.

Диаметр винта INS_GYRO_FILTER Комментарий
3–5″ 40–60 Гц Высокие обороты, шум далеко от полезного сигнала
7–9″ 25–40 Гц Универсальный диапазон
10–13″ 20–25 Гц Заводское значение по умолчанию
15–18″ 10–20 Гц Медленная динамика, шум близко к полезной полосе
≥ 20″ 8–12 Гц Обязательна тщательная механическая развязка
Компромисс фильтрации: Любой фильтр вносит задержку. Чем ниже частота среза, тем больше фазовое запаздывание и тем меньше устойчивость контура. Опустить INS_GYRO_FILTER до 5 Гц, чтобы «убить» вибрации, — способ получить вялый и склонный к раскачке аппарат. Механику надо чинить механически.
↑ К оглавлению

4. Чек-лист самопроверки

Урок освоен, если каждый пункт выполнен на практике:

  • INS_GYRO_FILTER соответствует размеру винтов
  • Понимаю, почему нельзя «просто опустить» частоту среза
  • Винты отбалансированы, моторы проверены на люфт
Результат: все пункты выполнены — переходите к следующему уроку.
↑ К оглавлению

5. Что дальше

  • Предыдущий урок: 17. Оценка аппарата после первого полёта
  • Следующий урок: 19. Гармонический режекторный фильтр (notch)
  • Полный перечень тем — в статье «Содержание курса».
↑ К оглавлению
  • Четверг, 30 июля 2026