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
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
↑ К оглавлению3. 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 |
INS_GYRO_FILTER до 5 Гц, чтобы «убить» вибрации, — способ получить вялый и склонный к раскачке аппарат. Механику надо чинить механически.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
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».
- Четверг, 30 июля 2026