自由者飞翼，倾转垂起尝试(tilt VTOL)

Fdzy

自由者飞翼，改倾转三轴垂直起降。

动力配置：银燕2208 1500kv，6045桨，3s2200电池。
倾转机构：银燕3054金属齿舵机。3D打印件。控制：pixhawk，ArduPlane-3.8.5。
传感器：M8N-GPS，无空速计。

总重：900g。
续航：还没测。
推重比：1。

改装方案用的15cm*15cm木条。首先在机翼开槽。

然后是安装倾转结构，用的是3D打印。

然后装机，布线。



飞控设置：
一些重要参数：
ARSPD_FBW_MIN :  10
ARSPD_FBW_MAX : 18
TRIM_ARSPD_CM : 1400
Q_ENABLE : 1
(之后的参数，需要刷新参数或重启飞控，才会出现)
Q_TRANSITION_MS : 2000 ，这是多轴退出控制需要的时间，单位ms。Q_ASSIST_SPEED : 0 ，低于这个速度，多轴将介入进行姿态的辅助控制，不过个人感觉在小的tilt-triptor上并不太好用，设0禁止。
Q_FRAME_CLASS : 7 ，机架类型，7是Tri，也就是三轴
Q_FRAME_TYPE : 0 ，这个默认就好。
Q_TILT_MASK : 3 ，这是选择哪几个电机需要倾转，按比特位来设置，1号电机和2号电机都倾转就是1+2 = 3。
Q_TILT_RATE_UP : 60 ，倾转电机从前向上转向时的速度，这里设置每秒60度，1.5秒完成整个过程。
Q_TILT_RATE_DOWN : 35 ，倾转电机从上向前转向时的速度，这里设置比较慢，目的是帮助飞机姿态控制器平稳些过渡。
Q_TILT_YAW_ANGLE : 20 ，这是用来差动两个舵机控制偏航的最大舵机行程，由于是差动舵机控制，所以控制力度很大，20度已经足够。
Q_TILT_MAX ：45 ，这是多轴到固定翼的切换过程中，积累速度阶段舵机可以倾转的最大角度。45是一个大部分机型可以接受的比较保守的设置。Q_TILT_TYPE : 3 ，这是选择倾转的舵机类型，1是默认的连续性舵机，2是只有两个位置的开关舵机，3是在连续性舵机基础上，利用两个舵机的差动来控制偏航。跟上面的Q_TILT_YAW_ANGLE参数相呼应。

没有空速计，用的是飞控估算的风速，受限制比较大，但也能应付一般飞行，对小机来说可以接受。

姿态切换的工作流程（官网抄录）：
多轴到固定翼，姿态切换有两个阶段：
1.飞机的倾转电机开始倾斜，但只会倾斜到最大不超过Q_TILT_MAX 参数设置的角度。然后飞机控制模式改为固定翼，高度控制器介入，此时飞机目的是积累速度，姿态控制的响应等同固定翼，即如果拉俯仰杆，则飞机会爬升，此时多轴的电机也会起到维持姿态平稳和辅助改变高度的作用。注意，这时油门不控高度，另外，只有当油门大于50%时，电机才会倾转到最大允许角度。
2.飞机达到 参数设置的速度之后，彻底转为固定翼模式，电机倾转到最大值，即前拉状态。此时高度控制器根据选择飞行模式不同而退出或者维持，多轴的控制将会在Q_TRANSITION_MS  参数设置的时间内逐步退出，期间只维持姿态平稳，且贡献比例逐渐降低，这有利于姿态的平稳过渡。
固定翼到多轴：
电机立刻按照Q_TILT_RATE_UP  参数设置的速度，倾斜到垂直状态，之后所有操作等同多轴。如果切换到入QLoiter等带位置控制的模式，则会在一段刹车之后开始悬停。刹车力度可调。


试飞视频稍后放出。
一小段地面测试的。
http://player.youku.com/embed/XMzc2Njc3NjA2NA[

一小段悬停的。
http://player.youku.com/embed/XMzc2Njc3NjA2MA


总结

选用三轴的原因是尾座式抗风比较差，但三轴也多出来一个电机和两个舵机的死重，不怎么适合小机，对续航影响比较大，这里只做个尝试。但悬停稳定性和操控性确实对比尾座式的双电机前拉有质的提升。固定翼模式到多轴模式的刹车比较平稳，不会掉高和丢姿态。但是多轴到固定翼模式，由于是倾转电机，所以只有一部分拉力用来积累速度，滑行距离长，高速时多轴电机和固定翼的控制面一同介入姿态控制，容易有姿态发散，需要仔细调试pid。对小飞机而言，最经济的方式还是手抛-垂直降落的玩法。另，3s电池配1500kv电机，在这个重量下，悬停时候油门值比较高，或许改配4s1500电池会有更好表现。起码动力冗余方面更为充足。


**目前图片不多，如果各位感兴趣，会放出更多细节相关的信息。

天穹

有意思，3D打印真是个好东西

风清扬

尾电机需要做成斜的来抵消反扭矩，还是依靠其他电机来抵消反扭矩？

t20109020

飞翼垂直起降，不是已经有人做了双发+增大舵面的方案吗，看测试效果也还不错，楼主这里为什么还要用3轴外加倾转的方式呢，这样结构上复杂很多啊，还增加重量。有什么优势吗？

唐山悟空

厉害

t20109020

风清扬 发表于 2018-8-6 22:31
尾电机需要做成斜的来抵消反扭矩，还是依靠其他电机来抵消反扭矩？

3轴模式，尾部电机要加舵机的。

风清扬

t20109020 发表于 2018-8-6 22:49
3轴模式，尾部电机要加舵机的。

然而并没有看到舵机

t20109020

风清扬 发表于 2018-8-6 23:16
然而并没有看到舵机

肯定有的，被楼主藏起来了，不然就不科学了

风清扬

t20109020 发表于 2018-8-6 23:21
肯定有的，被楼主藏起来了，不然就不科学了

敢不敢打赌？

风清扬

我猜没有

t20109020

风清扬 发表于 2018-8-6 23:23
敢不敢打赌？

既然你这么确定尾电机上没加舵机，那就肯定是靠前面两个倾转电机克服反扭咯。呼叫楼主出面解释解释

BHLFan

厉害

Fdzy

t20109020 发表于 2018-8-6 23:42
既然你这么确定尾电机上没加舵机，那就肯定是靠前面两个倾转电机克服反扭咯。呼叫楼主出面解释解释

没尾舵机，利用前面两个舵机的差动来补偿偏航。参数在帖子里更新了。

Fdzy

t20109020 发表于 2018-8-6 22:43
飞翼垂直起降，不是已经有人做了双发+增大舵面的方案吗，看测试效果也还不错，楼主这里为什么还要用3轴外加 ...

因为这是新尝试呀，两电机前拉的尾座式飞翼已经玩过了，最后哪怕加了舵机去做矢量来补偿，还是很难配好垂直时候迎风面中心和平飞重心，抗风能力不乐观。所以就换了个思路来玩。三轴tilt的死重对小飞机确实很大，放到大些的飞机上会好很多，就当是给各位一个思路上的参考吧。

下附两轴尾座式带矢量电机座的小飞翼。

t20109020

Fdzy 发表于 2018-8-7 14:42
因为这是新尝试呀，两电机前拉的尾座式飞翼已经玩过了，最后哪怕加了舵机去做矢量来补偿，还是很难配好垂 ...

确实如此，很多航测大载机都是选择4+1动力方案，毕竟2个电机能带来的垂直升力还是很有限的。期待楼主在vtol载机研究方面的新进展。

t20109020

Fdzy 发表于 2018-8-7 14:42
因为这是新尝试呀，两电机前拉的尾座式飞翼已经玩过了，最后哪怕加了舵机去做矢量来补偿，还是很难配好垂 ...

这种两轴尾座式，在重心选择方面对于垂直模式和水平模式是矛盾的，如果能够利用某种结构动态调整重心来消除这总矛盾的话，小载重还是比较理想的方案。

下山打老虎

这个vt悬停比我四轴还稳厉害得空了也搞一个玩

luyiyue1234

厉害
顺便问一下，自由者飞翼原版好飞吗？

Fdzy

luyiyue1234 发表于 2018-8-7 22:08
厉害
顺便问一下，自由者飞翼原版好飞吗？

原版的lz没飞过，不过有小伙伴说很好飞。

开哥

垂直起飞的飞翼