APM Arducopter Tuning Guide - Teil 1 (Grundeinstellungen)

#1
UPDATE 23.5.2013
Details zur Spannungsversorgung vom APM verbessert
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[size=+1]Einleitung[/size]
Das APM ist ein sehr leistungsfähiges Flight-Control, bedarf jedoch einiger Einstellungen, um das tatsächliche Potenzial der Software auch wirklich auszuschöpfen.

Durch viele Recherchen im Internet und zahlreiche Experimente mit unterschiedlichen Copter-Größen und Typen hat sich für mich folgende Vorgangsweise für einen solide stabilisierten Copter bewährt;

Ich erhebe damit keinen Anspruch auf Vollständigkeit und bestimmt gibt es zahlreiche andere/bessere Varianten, aber für mich hat die dort beschriebene Vorgangsweise zu einem für mich zufriedenstellenden Erfolg geführt.

Falls jemand von Euch konstruktive Hinweise hat, bin ich gerne bereit, diese hier einfließen zu lassen.

Auf jeden Fall würde ich mich freuen, wenn ich damit dem einen oder anderen zu einem erfolgreich stabilisierten Arducopter verhelfen kann.

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[size=+1]Vibrationen so gering wie möglich halten[/size]

Grundsätzlich gilt es Vibrationen schon bei ihrem Ursprung so weit wie möglich zu vermeiden, denn sie verschlechtern nicht nur das Bild bei Kamera-aufnahmen aus dem Copter, sondern irritieren die Sensoren (speziell die ACCs).

Je weniger Vibrationen entstehen, desto weniger müssen aufwändig kompensiert oder per software geglättet werden.



[size=+1]Die Hardware[/size]

Der Rahmen
Um das zu erreichen ist es wichtig den mechanischen Aufbau des Rahmens aus möglichst verwindungssteifen Material zu gestalten. Auch Holzausleger sind bis zu einem gewissen Grad durchaus brauchbar, besonders wenn rasche Nachbeschaffung von Ersatzteilen bzw. Reparatur wichtig ist. Ansonsten ist Aluminium die wohl weitverbreiteste Variante. Wichtig: Bei Verschraubungen von Metall auf Metall immer mit Schraubenlack sichern.

Die Motoren
möglichst gut gelagerte Motoren mit geringsmöglichen Spiel. Ich setze gerne Robbe Roxxy Motoren ein, günstiger und sehr gut sind auch HK DT750, wenn der Preis weniger das Thema ist, sind wohl RcTiger-Motoren erste Wahl, welche sich durch eine extreme Laufruhe und einen sehr hohen Wirkungsgrad auszeichnen.

Die Propeller
Ich habe etliche Props getestet, von den billigsten Plastiklappen, über Gemfan und APC. Während ich mit den APCs schon mal sehr gute Erfolge hatte, bin ich schlußendlich dann mit den Graupner E-Props glücklich geworden. Wichtig hier ist auf jeden Fall, daß der Propeller exakt zentriert auf der Motorwelle sitzt. Von Aufbohren wird überall abgeraten, das macht einen rund laufenden Propeller so gut wie unmöglich. Ich verwende Aluminium-Hülsen die den Innendurchmesser des Props an die Motorwelle ausgleicht.
Das Wuchten von Propellern ist eine eigene Wissenschaft an sich. Ich hab oft die Tesa-Methode verwendet, jedoch wurde ich damit nie glücklich. Obwohl auf der Prop-Waage der Propeller exakt ausgewogen wirkt, verändert der aufgebrachte Klebestreifen die Aerodynamik des Props derart, daß das ganze die Situation eher verschlechtert. Besser ist hier wohl ein Wuchten mehr in Nähe der Welle, als direkt an den Flächen des Propellers (egal ob oben oder unten). Wie auch immer, meine Graupner-E Props weisen eine extrem gute Symmetrie auf, die auch den kompletten Copter sehr geräuscharm fliegen lässt.

Die Regler
Bei den Motorreglern ist ein flottes Timing unumgänglich. Ich persönlich setze fast ausschließlich Hobbyking F-20A und F-30A mit RapidESC geflasht ein. Ein tolles Preis/Leistungsverhältnis.
Die +5V-Leitung am Servostecker habe ich entfernt.

Das Spannungsversorgung fürs APM
Das APM betreibe ich entweder mit dem 3DR-Power Module oder Hobbyking Turnigy 3A UBEC. Das 3DR-Power Module bringt gleich noch einen Strom/Spannungs-Sensor mit, was in Verbindung mit einem minimOSD bei FPV wirklich eine tolle Sache ist.
Allerdings tauchen in letzter Zeit immer wieder mal Gerüchte auf, wonach das 3DR-Power Modul aufgrund von Spannungsspitzen beim An/Ab-Stecken des Flugakkus das APM beschädigen könne. Es wird sogar an etlichen Stellen von der Verwendung dieses Power Moduls abgeraten. Ich selbst hatte bisher keine Probleme damit, allerdings verwende ich seit kurzem das Power Modul aus reiner Vorsichtsmaßnahme lediglich als Strom/Spannungs-Sensor und versorge das APM über das Turnigy 3A UBEC. Einfach die ersten 2 Adern des 6-poligen PM-Steckers entfernen, JP1 entfernen und das UBEC (5V) an einen Input-Anschluß dran.
Bei TriCoptern benötigt klarerweise auch das Heckservo Strom. Zu diesem Zweck habe ich auch an einem Anschluss der Output-Leiste ein UBEC dran. Durch das Entfernen des JP1 wird das APM über die Input Leiste gespeist und die 5V-Pins der Output-Leiste sind für sich eigenständig vom Rest getrennt.

Das APM - die Flight Control
Für ein stabiles Flugverhalten gilt es Vibrationen möglichst von den Sensoren am APM fernzuhalten. Eine Möglichkeit ist Alpha-Gel oder gedämpfte Klebe-PADs. In dem Fall ist es dann ratsam das APM in ein dafür vorgesehenes Gehäuse zu verfrachten, da Klebstoff die Platine angreift und somit mittel/langfristig zu Problemen führen könnte.
Eine andere Möglichkeit sind Gewindepuffer wie man sie z.B. bei Conrad bekommt. Nicht billig, aber effizient.
Für ein stabiles Alt-Hold ist nicht nur die Vermeidung von Vibrationen wichtig (sauberes Signal der ACCs), sondern auch der Barometer sollte gegen Fehlinterpretation durch Wind und Sonne geschützt werden. Das kann man entweder durch das Original-Gehäuse erreichen, oder aber man verwendet das Filter PCB von jdrones. Eine sehr elegante Variante.



[size=+1]Software - Konfiguration[/size]

Die Inbetriebnahme des APMs

ACHTUNG: alles ohne montierten Props!!!!!

- mittels MissionPlanner Software aufspielen
- Alle Werte zurücksetzen
CLI: setup, erase, reset (Factory Reset)
- bei einem Upgrade an dieser Stelle die zuvor gesicherten Parameter wieder einspielen
- Sender kalibrieren
- Flugmodis einstellen
- Motor-Drehrichtung überprüfen
- Motor-Anordnung überprüfen
- ESCs kalibrieren
Throttle auf Vollgas
Copter mit Strom versorgen
Pieps abwarten
Copter stromlos machen
Copter mit Strom versorgen
Pieps abwarten
Throttle ganz schnell auf MIN-Position
Bestätigungspieps abwarten
testhalber mal gas geben und checken, ob alle Motoren gleichzeitig anlaufen

- Level (ACC) kalibrieren* http://vimeo.com/56224615
- Kompass auto declination deaktivieren (COMPASS_AUTODEC=0) und stattdessen manuell eingeben. (siehe http://magnetic-declination.com)
- Kompass automatic calibration deaktivieren (COMPASS_LEARN=0) und stattdessen manuell kalibrieren:
http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=-_mjfPlHL9o
Diese Kalibrierung dient dazu den magnetischen Einfluss des Rahmens entsprechend zu berücksichtigen. Seit Arducopter 3.0 können magnetische Einflüsse durch Ströme entstehen rechnerisch kompensiert werden, mehr dazu im APM Arducopter Tuning Guide 3.

Nun ist der Copter grundsätzlich mal soweit abflugbereit.

Der APM Arducopter Tuning Guide - Teil 2 widmet sich dem PID-Tuning um dem Copter ein ruhiges, stabiles Flugbild beizubringen.
 

Spencer

Vollthrottle
#4
Besten Dank :)
 

Elvis

Erfahrener Benutzer
#5
Eine schöne Sache, danke.
Magnetische Einflüsse die durch Ströme entstehen können mit Arducopter 3.0 kompensiert werden, jedoch ist die Methode dieser neuartigen Kalibrierung sehr gefährlich.
Inwiefern ist es denn gefährlich? Kann der Kopter dadurch die Orientierung verlieren?
 
#6
hier sieht man den Vorgang, den ich wie gesagt sehr gefährlich finde:

https://www.youtube.com/watch?v=NtemN856V5I

Im Grunde genommen lernt man auf dem Weg dem APM das Magnetfeld bei unterschiedlichen Gas-Stufen während der Copter fix an seiner Stelle verharrt. So kann der Kompass am APM lediglich die Fehlinformation lernen und dann später im Flug entsprechend wieder "rausrechnen".

Ein paar Infos gibts auch noch hier:
https://www.youtube.com/watch?v=oRPKaCnsK10

und hier: https://www.youtube.com/watch?v=es0ADszvOEQ

Problem ist, daß das Kalibrieren unter Last passieren muss...
 

Mister-XL

Erfahrener Benutzer
#7
Toller Beitrag. Vielleicht kannst du ja auch mal über das verbinden mit GPS berichten.
Ich habe da so ein Problem mein Neo-6M an den Start zu bekommen. Irgendwie komme ich mit den englischen Anleitungen nicht klar.
 

helste

Erfahrener Benutzer
#8
Super Tutorial.
Das Kalibieren unter Last ist weniger kritisch, wenn man die Propeller verkehrt rum drauf macht. Habe ich so gemacht und das ging ziemlich problemlos. Einzig sollte man darauf achten, dass nicht irgendwelche leichte Dinge am Boden in der Nähe liegen. Mir hat es ein Blatt Papier angezogen und nach oben durch die Props gesaugt. Ist nichts weiter passiert, aber hat mich ordentlich erschreckt;-)
Ich habe alle Stromkabel ordentlich verdrillt und das PDB ein paar cm unter dem APM montiert. Dadurch habe ich keinerlei Problem mit dem Kompass. Die V3.0.1 geht wirklich super. Macht richtig Spaß.
 

Markus2700

Erfahrener Benutzer
#9
Ist es eigentlich normal, dass der Vertical Speed bei um die 270, Altitude 2740 und Yaw bei 279 liegt ? Irgendwie springt das hier alles hin und her.
 
#14
Erstmal vielen Dank für den tollen Beitrag.
Werde das gleich Awenden sobal der Postbote mein Paket bringt. :)

Hast du eine Ahnung wieviel A der APM sich nimmt?
Spiele nämlich mit dem Gedanken einen Raspberry Pi mit "an Bord" zu nehmen, der ca. 1,2 A braucht. Das würde dann die Stromversorgnung erleichtern und ich muss keinen Extra Akku anbringen. Oder sollte man den UBEC dann lieber etwas größer Dimensionieren, bzw. 2 UBECs nehmen?

Vielen Dank!
Gruß Lars
 
#15
Ich würde dem Raspberry Pi einen extra BEC gönnen.
Erfahrungsgemäß erweitert man ständig und vergisst dann auf sowas.
OSD, GPS, Telemetrie, Sonar, Empfänger, vtx, Servos,... da kommt mehr zusammen, als man so auf die Schnelle denkt...
 
RCLogger

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