MultiWii 飞控 DIY

skypup

MultiWii 飞控是用在 Arduino 下开发的一个经典例程，原生程序目前最新版本是 2.4，此贴分享 DIY MWC（MultiWii Copter的简写）4轴过程。











目录

1 AVR Mega328P 的 Arduino 最小系统

2 OptiBoot

3 飞控电路板

4 多轴机架

5 WinGUI 软件及 PID 初步调整

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4 多轴机架


机架的 CAD 图，选用的是 2mm 厚的层板。
机架CAD图.rar (34.01 KB, 下载次数: 81)

2016-1-23 18:25 上传

点击文件名下载附件

组装后的效果图，除了电池，其它电子设备都放在机壳内部。




V型尾电机座




V型尾电机座的爆炸图




前机身电机座




前机身电机座的爆炸图




机身尾杆




机身尾杆的爆炸图，黑色层板是 MWC 飞控放置的位置。




完成后，加上 3S 11.1V 2200mAh电池，一共 815 克。




使用了4个 MT2213 电机，1045桨。普通 20A 电调。

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1 AVR Mega328P 的 Arduino 最小系统


一个由 Mega328P 和几个常见元器件组成的 Arduino 最小系统：


这个系统由一个 Mega328P 单片机，16MHz晶振电路，一个10K的电阻将 Reset 脚上拉到 Vcc，再把串口引出来就好了。AREF 和 AVCC 管脚 ，可以连接 Vcc。


Arduino 程序的烧写是通过串口进行的，我们可以DIY一个 USB 转 TTL 的烧录器：


与普通4根线的 USB 转 TTL 不同的是，需要再多一条线将转换芯片的 DTR 管脚串联一个 104电容，再与 Mega328P 的 Reset 管脚连接。


建议使用 Arduino 1.0.5 版本，进行 MWC 代码的维护。
空的 Mega328P 芯片，可以使用 Tools 目录下的 Burn Bootloader 来烧写 Bootloader，烧写 Bootloader 之后，就可以通过串口来烧写 Arduino 程序了。

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2 OptiBoot(此步骤可选)

OptiBoot 是 Arduino 的第三方 Bootloader，烧程序的速度快。
先下载压缩包，把 bootloader 文件放在正确的目录下。



再在 boards.txt 文件中加入 Mega328P 的代码段。



##############################################################

atmega328o.name=[Optiboot] Arduino Duemilanove or Nano w/ ATmega328
atmega328o.upload.protocol=arduino
atmega328o.upload.maximum_size=32256
atmega328o.upload.speed=115200
atmega328o.bootloader.low_fuses=0xff
atmega328o.bootloader.high_fuses=0xde
atmega328o.bootloader.extended_fuses=0x05
atmega328o.bootloader.path=optiboot
atmega328o.bootloader.file=optiboot_atmega328.hex
atmega328o.bootloader.unlock_bits=0x3F
atmega328o.bootloader.lock_bits=0x0F
atmega328o.build.mcu=atmega328p
atmega328o.build.f_cpu=16000000L
atmega328o.build.core=arduino:arduino
atmega328o.build.variant=arduino:standard



在 Arduino 的 Tools -> Board 菜单项下增加了 OptiBoot 的 Mega328p 选项。

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3 飞控电路板

由于传感芯片的封装比较难焊，我们可以直接买现成的传感器模块。
MWC 支持许多传感器模块，例如：
GY-521，仅支持自稳功能，10元左右。
GY-87，自稳和定高功能，但应用于多轴时，定高功能表现很一般，40元左右。
GY-86，自稳和定高功能，但应用于多轴时，定高功能表现稍好一些，65元左右。


原理图供参考：




PCB 是用傻瓜级的 Proteus 7 画的。












花30元去 taobao 打样、买元器件，焊好了就是这样的。




飞控板的安装需要注意2点：
1 减震。至少也得象征性的用3M的泡棉胶带粘到机身上。我一般还会给飞控上、下各粘一块凝胶垫，粘到机身后，再用胶带把飞控与机身整个粘一圈，让飞控受点儿力压在机身上，增加凝胶垫减震效果。
2 气压计。不要让气压计直接暴露在流动的空气中，可以加个壳；尽可能避免气压计被阳光直接照射，如果壳是黑色的也许会更合适。我们要做的这架4轴，飞控是放在机身里面的，所以受外界的干扰不会太大。

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5 WinGUI 软件及 PID 初步调整

我选用 WinGUI 软件连接 MWC 飞控调参。WinGUI 是使用 C# 开发的。




PID 的初步调整：
MWC 的默认 PID 对于大多数飞机来说，已经足够稳了。
但是，对于这种V尾的非常规布局，默认 PID 的表现就很不好了。

第一步，自稳模式下，试飞时发现打方向舵时，整个飞机都在各种扭，而且方向舵特别灵。
初步判断是方向Yaw感度太高。事实上，这种V尾4轴的方向舵效明显高于常规4轴。于是，我们同步减小 YAW 的 P 和 I，P 从 6.8 减小到 3.0，I 从 0.045 减小到 0.020，这样调整之后，方向舵对飞行的影响就很不明显了，基本达到预期效果。

第二步，自稳模式下，调整Roll副翼和Pitch升降舵的PID。
先按这样的原则初步调一下：尝试加大P、D的值，如果有自激则减小P；如果反应慢感觉太肉，减小D。I 的值影响抗风性，在调整时与P同步增、减即可。
初步调整之后，Pitch 的 P 减小为 2.5，I 减小为 0.020，D 增加到 35。与普通 330mm 或者 450mm 机架的参数相近，正常。
Roll 由于在这个机架上，仅受前面2个电机影响，所以感度应当加大。 调整后的参数也是这样的，P 增加到 4.0，I 使用默认值 0.030，D 减小到 18。

第三步，定高。
对于 Altitude 的调整，我只是凭经验，习惯 P = 6.4 不变。
如果是 GY-86 的这种MS5611气压计，D 可以相对小一些，如 60；I 可以相对大一些，如：0.035。
如果是 GY-87 的这种BMP180气压计，D可以相对大一些，如80；I则相对减小一些，如：0.018。


以上只是完成了 PID 的初步调整，让小多轴能安全的飞行。
可以再花大量时间做细致的调整，每个人喜欢的飞行手感不一样，参数也会有差异，适合自己的参数就是最好的。这里的PID调参并没有唯一的标准。

MoodWu

请收下我的膝盖~~

深邃1216

问下我用mage2560做的飞控板，但是硬件连接怎么看？

skypup

深邃1216 发表于 2016-5-28 09:47
问下我用mage2560做的飞控板，但是硬件连接怎么看？

就是 I2C 接口的4条线，连到传感器模块上就好了吧。

注意一下区分 3.3V 和 5V 的电压就好。

twoonw

楼主你好，Bootloader可以直接用串口烧写？不是要用IPS啥的烧吗。。我有一块Pro mini烧程序的时候意外掉电，现在烧程序出现500的错误，我怀疑是Bootloader坏了，准备重新烧Bootloader