风向标和风障

在大风中飞行 QuadPlane 是一项挑战。问题在于大翼面提供了大量的表面积供风相互作用。这会导致姿态和位置控制能力下降,电机和电调负载增加。

为了减少在 VTOL 模式下飞行时风的影响,ArduPilot QuadPlane 代码支持两种功能:

  • 主动偏航轴风化

  • 使用前倾或倾斜转子发动机辅助定位,而不是仅使用 VTOL 姿态倾斜

这两个特点加在一起,可以使飞机始终对准风向,减少机翼暴露在风中的面积,从而大大降低风对 VTOL 飞行的影响。

积极天气预报

在位置控制的 VTOL 模式下飞行时,主动气象平移的作用是将飞机转向风向。您可以通过设置 Q_WVANE_ENABLE 参数为非零值。默认情况下不使用主动式天气预报。

Q_WVANE_ENABLE 价值

风向标方向

0

残疾

1

鼻孔进风(默认)

2

鼻子或尾巴迎风

3

侧入风中

4

尾入风

其工作原理是(飞行)控制器查看控制所需位置所需的滚转和/或俯仰姿态。基本算法是 "偏航进入滚转/前平移/俯仰"。如果飞机需要向右侧滚动以保持位置,那么它将转向该方向,前提是需要向右侧滚动以逆风保持(假设机头迎风)。同样,对于 "侧进风",它将适当使用俯仰角和偏航,试图将保持位置所需的俯仰角归零。

备注

默认情况下,气象寻的不使用俯仰,只使用滚动。这是为了防止在悬停姿态未使用 Q_TRIM_PITCH 在无风的情况下原地悬停。如果这 然后通过设置 q_wvane_options 将第 0 位设置为 "1"。如果在风从后面吹来的情况下进行定位(即大部分情况下用俯仰而不是滚动来保持位置),这将加快气象观测的速度。这不会影响 "侧进风",因为它始终使用俯仰角,而 Q_TRIM_PITCH 必须正确设置,以便良好运行。

飞机偏航的速度取决于 Q_WVANE_GAIN 参数。它将倾角转换为偏航度/秒。一个好的起始值是 1(1 度滚动 = 1 度/秒偏航,如果 Q_PLT_Y_RATE =90).增益或速率的数值越大,飞机转向翻滚的速度就越快。如果整体偏航修正率过高,就会导致偏航不稳定和振荡。

为了应对飞机上的少量微调,还有一个附加参数 q_wvane_ang_min 控制使用气象浮标前的最小滚动/螺距水平。默认值为一度。如果您发现飞机在无风的情况下也开始偏航,则可能需要提高该值。

主动气象浮标仅在 VTOL 模式和自动模式的 VTOL 部分(如 VTOL 起飞和 VTOL 降落)中有效。它在 QSTABILIZE 和 QHOVER 模式中不起作用,因为这些模式不是位置控制模式。它在 QLOITER、QLAND 和 QRTL 模式中处于激活状态。

还有一些其他参数可以控制 WeatherVaning 启用的时间(默认情况下全部禁用):

  • q_wvane_hgt_min高度:允许在此高度以上进行风向标设计

  • q_wvane_spd_max:允许低于此地面速度的风向标

  • q_wvane_velz_max最大爬升或下降速度:在此速度下,飞行器仍会尝试风向标的最大爬升或下降速度

  • q_wvane_takeoff:在自动起飞时覆盖天气预报方向*

  • Q_WVANE_LAND:在自动着陆时覆盖天气预报方向*

注:* 非 QLOITER 起飞和着陆

备注

可以通过一个 遥控辅助功能开关选项 "160"

使用前倾或后倾马达帮助定位稳定

除主动气象平移外,QuadPlane 代码还支持在 VTOL 飞行模式下使用前进电机或倾斜旋翼来保持俯仰水平。

在 4.5 之前的固件版本中,要使用正转电机/倾斜电机进行位置保持,需要设置 Q_VFWD_GAIN 参数为非零值。在 QLOITER、QRTL、QLAND 和自动模式下执行 VTOL 飞行指令时,该参数将被激活。

在 4.5 及更高版本的固件中,不再建议使用这种机制,而代之以一种新的方法,该方法可在使用非零值启动该方法时减少前倾。 Q_VFWD_GAIN.通过设置 Q_FWD_THR_GAINQ_FWD_THR_USE 为非零值。这种较新的方法使用位置控制器来控制前进电机/倾斜装置。

备注

尾随者没有这些选择,而且 Q_VFWD_GAIN, Q_FWD_THR_GAINQ_FWD_THR_USE的默认值应为 0。

旧方法 (Q_VFWD_GAIN)

它的工作原理是考虑两个因素:

  • 飞机的导航姿态俯仰(可达 Q_ANGLE_MAX)

  • 预期前进速度与实际前进速度之差

这些与 Q_VFWD_GAIN 为了将飞机的姿态俯仰减到最小,可以调节前进电机的油门。这样可以使机翼暴露在风中的面积最小,从而减少 VTOL 发动机的负荷。

对于 Q_VFWD_GAIN 为 0.05。数值越大,正向马达的作用越强。如果数值过高,就会产生严重的俯仰振荡。

与主动气象平移一样,只有在位置控制的 VTOL 模式下才能使用前进电机。这意味着在 QSTABILIZE 或 QHOVER 飞行模式下无法启用。在 QLOITER、QRTL、QLAND 和自动模式下执行 VTOL 飞行指令时,可以使用该功能。

新方法(Q_FWD_THR_GAIN)

这种方法使用位置控制器来控制前进电机推力和导航俯仰角,而导航俯仰角可受以下因素限制 Q_FWD_PIT_LIM.

"这款" Q_FWD_THR_GAIN 参数设置 Q 模式下从前进加速/倾斜到前进油门的增益。该功能的 Q 模式由 Q_FWD_THR_USE 参数。使用独立前推力发动机的飞行器(如四旋翼飞机)应将该参数设置为(全部重量)/(前推力发动机的最大组合推力),典型值为 2。倾斜升降旋翼以提供前推力的飞行器应将此参数设置为(全部重量)/(倾斜旋翼提升的重量),对于大多数飞行器而言,该值可近似为(升降旋翼总数)/(倾斜升降旋翼数量)。使用这种前向油门控制方法时,前倾角限制由 Q_FWD_PIT_LIM 参数。

备注

可以使用一个 RC 开关来禁用正转电机,该开关的功能是 RCx_OPTIONS 参数设置为 "176",开关移至中位或低位。

请注意,您也可以使用这两种方法在正向马达上使用反向推力。如果您的 THR_MIN 参数小于零,则反向推力可用,电机将根据需要使用反向推力减速或后退。请参见 反向推力 部分了解更多详情。

Q_VFWD_ALT当相对于原点高度低于此值时,前向马达辅助将被禁用。这对防止发动机螺旋桨撞击地面非常有用。如果有测距仪高度数据,则使用该数据。

备注

连续倾斜转子 QuadPlanes 可使电机倾斜达 TRIM_THROTTLE 时代 Q_TILT_MAX 以保持位置。