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标题: 一步一步实现，超声波直升机高度锁定 [打印本页]

作者: 切风40.83 时间: 2011-3-24 04:50
标题: 一步一步实现，超声波直升机高度锁定
前言：
大家会觉得我的进度很慢。是的，进度确实慢主要是以下2点原因。
1. 我是学生，以学业为主，有好多作业。由于在海外留学，有好多生活上的事情都得自理。有时候还得照顾别的同学。
2. 我的专业是机械工程，单片机都是自学的。现在还没有一个像样的中文的学习网站，我学到的知识都是从国外论坛上学到的。

公开自己的代码，不是幼稚的表现。
我发帖不图名，不图利。只为了能把我学到的东西跟大家分享。更希望有人能从我的帖子中得到启发，做出更好的东西贴出来，能够互相学习。我能学到这些东西，也是应为别人把源代码公开出来。

这个帖子是我学习的过程。最新的东西永远都放在最后。

[ 本帖最后由切风40.83 于 2011-11-6 14:08 编辑 ]

作者: 切风40.83 时间: 2011-3-24 04:52
以后打算用它控制4轴飞碟的油门，这样玩FPV就方便了。

作者: yhp200302 时间: 2011-3-24 08:49
这个要顶等结果

作者: 毁灭者 时间: 2011-3-24 12:36
:em22:

作者: crazyboyyy 时间: 2011-3-24 20:51
噪声早就把超声波淹没了

作者: ideastone 时间: 2011-3-24 21:02
这是哪门子的语言，子函数呢？

作者: 切风40.83 时间: 2011-3-25 00:20
我用的是 Ardoino Duemilanove。是一种AVR 开发板。我的方法是用超声波传播的时间直接映射一个相应的伺服电机角度，这样的话会是整个系统最终达到平衡。

作者: 切风40.83 时间: 2011-3-25 02:25
为了方便大家看效果我还是决定把视频发到YOUKU上面。估计明天才能审核好。

作者: 切风40.83 时间: 2011-3-25 03:16
http://v.youku.com/v_show/id_XMjUzNDM3NDQ0.html

视频来啦

作者: yhp200302 时间: 2011-3-25 08:17
视频看不到哦顶起来

作者: 切风40.83 时间: 2011-3-25 08:52
http://v.youku.com/v_show/id_XMjUzNDM3NDQ0.html
那就试试这个链接

作者: boyazy 时间: 2011-3-25 11:25
厉害

作者: 切风40.83 时间: 2011-3-27 07:36
喔哦今天审核速度极快啊，谢谢了啊，哈哈。

http://v.youku.com/v_show/id_XMjUzOTcwNzgw.html

作者: 切风40.83 时间: 2011-3-27 07:36
差点忘了分享程序

#include <Servo.h>
Servo myservo;
const int echo = 2;
const int trig = 13;
const int sw = 3;
const int th = 4;

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  pinMode(echo,INPUT);
  pinMode(trig,OUTPUT);
  int sensorValue = digitalRead(echo);
  int swValue = digitalRead(sw);
  int thValue = digitalRead(th);
  myservo.attach(9);
}

void loop()
{
  long duration, inches, cm ,hold ,power;
  digitalWrite(trig,LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trig,HIGH);
  delayMicroseconds(12);
  digitalWrite(trig,LOW);
  duration = pulseIn(echo,HIGH);
  hold = pulseIn(sw,HIGH);
  power = pulseIn(th,HIGH);
// convert the time into a distance
  inches = microsecondsToInches(duration);
  cm = microsecondsToCentimeters(duration);

  Serial.print(inches);
  Serial.print("in, ");
  Serial.print(cm);
  Serial.print("cm");
  Serial.print(duration);
  Serial.print("-");
  Serial.print(hold);
  Serial.print("th=");
  Serial.print(power);
  Serial.println();

  if (hold>1500)
{
  duration = map(duration, 0, 10000, 135, 45);
  myservo.write(duration);
}
else
{map(power, 1090, 1900, 135, 45);
myservo.write(power);
}

}

long microsecondsToInches(long microseconds)
{

  return microseconds / 74 / 2;
}

long microsecondsToCentimeters(long microseconds)
{

  return microseconds / 29 / 2;
}

作者: 机器鸟 时间: 2011-3-27 14:19
支持ccpm控制方式？有效距离是多少？这个控制小车没问题，直机不是那么简单。

作者: 342136967 时间: 2011-3-27 14:26
不知道可靠性怎样，机体倾斜时的误差、过草地时出错等等

作者: lq35 时间: 2011-3-27 14:51
:em26: :em26:

作者: 735369269 时间: 2011-3-27 15:17
:em26: :em26:

作者: 兔哥 时间: 2011-3-27 17:15
这个距离能有多远啊,看你的测试视频都不超过50CM

作者: crazyboyyy 时间: 2011-3-27 19:55
那个iphone控制的四轴就是类似的结构

作者: 切风40.83 时间: 2011-3-28 02:25
回复关于CCPM控制的问题，想支持CCPM不复杂，现在我只是控制油门。也就是电调。目前要做的就是再加个缓慢降落的程序，然后测试电调和马达，看看效果如何。

回21楼：倾斜不超过30°是绝对没问题的，我用纸头试过。

回24楼：距离取决于超声波传感器，我现在用的传感器是3m范围的。所以可以控制3米之内的高度。我最多看到过5米的传感器。如果要飞很高的话就只能用气压计了，我觉得。

作者: 切风40.83 时间: 2011-3-29 04:50
今天测试了马达的控制效果稍后上视频。

作者: 切风40.83 时间: 2011-3-29 05:25
看不见视频试试这个链接

http://v.youku.com/v_show/id_XMjU0NDgwMjM2.html

建议打开音响，听听看马达的工作线性如何。

作者: yhp200302 时间: 2011-3-30 12:01
等待楼主的高级东西

作者: 鸟蚊子 时间: 2011-3-30 13:05
现在很多东西都要自己做，四轴厂家跟驴拉屎一样，今天拉点，明天拉点，就不能学学人家iphone控制的四轴吗？一次到位，而且价格实惠！人家那四轴除了要买个手机贵点，空机才两千多大洋！现在市场上卖的什么这四轴那四轴都什么玩意！！！还要那么贵！！！还有脸说！！！还好意思要那么贵！！！张口闭口说研发费花了多少，成本多少，开玩笑！当广大模友都是好忽悠的吗？！破东西没多少技术含量还弄的跟高科技似的！一个气压仪多少钱，一个几个传感器多少钱？加进去厂家都破产了？！神马玩意！！！
强烈支持楼主自主开放的精神！！！:em26:

作者: xjxboy 时间: 2011-3-30 13:39
强人，

作者: crazyboyyy 时间: 2011-3-30 19:37
标题: AR.Drone 是超声波测高+ccd防飘

作者: 切风40.83 时间: 2011-4-1 02:37
CCD防飘不知道怎么弄，先吧超声波定高弄好在说吧。
今天测试了4个马达一起工作，一切情况正常。但是一旦把USB 连接线拔掉就不能控制了。在定高模式下马达会乱转。谁能告诉我这是咋回事？？？

作者: crazyboyyy 时间: 2011-4-1 13:39
好控！乱转是不是被干扰了啊 usb插上时接地良好不接地时就会有各种问题

作者: 切风40.83 时间: 2011-4-4 01:42
有可能，现在我唯一的办法就是在不接USB接口的时候读取传感器的数据。然后再分析问题。估计得用到液晶屏幕。

作者: 高鼻子 时间: 2011-4-4 09:10
到是在网上见到一个控制 3D机悬停的，高度固定:em24:

顶楼主的技术贴

你的控制是不平滑的，尝试一下PI控制

[ 本帖最后由高鼻子于 2011-4-4 09:24 编辑 ]

作者: 模速电玩 时间: 2011-4-5 03:49
静态数据和动态数据差别很大，就像前面的兄弟说的那样，噪声的影响很大，滤波很重要

作者: 切风40.83 时间: 2011-4-18 23:17
先不考别的问题，这东西本身误差在1CM 之内。实际运用的时候，飞机有个1CM 的高度偏差根本感觉不出来。

作者: wsdouzi 时间: 2011-4-19 10:02
:em17: 高科技呀

作者: 40560335 时间: 2011-4-19 10:30
别搞了，这东西不准的，完全受天气影响，用大气压传感器还行！~

作者: psl333333 时间: 2011-4-19 10:47
厉害！

作者: 切风40.83 时间: 2011-4-20 10:57
今天查到原因了，超声波传感器电压不够。现在在设计电路板，到时候所有的东插到电路板上就可以测试了。

我只是室内飞飞，室外的话开始得靠气压计。

作者: 普通用户 时间: 2011-4-20 13:14
用倒车雷达

[ 本帖最后由普通用户于 2011-5-27 10:22 编辑 ]

作者: 切风40.83 时间: 2011-4-21 08:14
板子做好了，还差个稳压三极管没装上去。

作者: 切风40.83 时间: 2011-5-25 04:49
好久没更新了，前一整子准备期末XX，这帖子嘛找了半天才找找的。
我当上不知道怎么搞的居然没想过用ESC供电。今天直接从接收机上拉了两根线做ARDUINO 和 ultrasonic range finder 的电源。效果良好，直接解决问题。

另外我还从新做了个机身很酷吧。

作者: gdku 时间: 2011-5-25 10:10
很有型~！

作者: 切风40.83 时间: 2011-5-26 06:27
线都接好了，马上就可以测试了。但是明天校长，某些领导和其他学校的领导要来我实验室参观。教授叫我不要测试，要是弄坏了明天就没得展示了（美国的教育制度也差不多嘛）。上个图庆祝一下，择日再飞。

作者: 兔哥 时间: 2011-5-26 08:16
有没有搞出气压计版本啊

作者: 切风40.83 时间: 2011-5-27 10:32
用气压计不如用 GPS 。

作者: 普通用户 时间: 2011-5-27 10:35
没那么高精度的气压计、有也装不下，装的下也买不起，买的起也买不到

作者: 切风40.83 时间: 2011-5-28 11:57
http://v.youku.com/v_show/id_XMjcwNzUyMjEy.html最新测试视频，现在有时间了可以快速发展了。

http://v.youku.com/v_show/id_XMjcwNzUyMjEy.html
[wmv]http://v.youku.com/v_show/id_XMjcwNzUyMjEy.html[/wmv]

作者: abao 时间: 2011-5-29 17:07
:em26:

作者: 切风40.83 时间: 2011-6-2 01:04
如果不行的话就用PID 控制。

作者: 栋栋 时间: 2011-6-14 10:31
你把测得的10个数据取平均值，可以更稳定的控制飞机。

作者: dongfang 时间: 2011-6-16 18:07

原帖由 切风40.83 于 2011-6-2 00:48 发表
昨天试飞过了，最终我还是把超声波传感器放到了机体的中间，否则机体倾斜会导致过大的误差。

另外测试的时候调到高度锁定模式之后发现飞机上下抖动的很厉害。估计是感度太高的原因。

不管你懂不懂C语 ...

LZ这个问题有些无语了...请先调试出超声波传感器的例程。
map(duration, 0, 5000, 90, 65)是一个简单的变换函数，记得是吧一个90到65之间的值变换到0～5000之间，也就是转换成超声测出的距离。你要稳定在一个高度上，比如1米，你就尽量使map(duration, 0, 5000, 90, 65)-1000在0附近。
关于delay(10)我没仔细读你的代码，但应该是越小，甚至去掉，才是最好的。

作者: tony.asdf 时间: 2011-6-21 05:10
挺好，应该可以用在四轴上

作者: 切风40.83 时间: 2011-6-21 08:23
回复：dongfang

关于电子方面的知识都是我自学的，没有系统性的学过，都是要用什么就自学什么。请理解并多多指教。

这个变换函数的意思是吧 0，5000 之间的数字变成 90 到 65

因为我没有自己写输出 PWM 信号的程序，而是用伺服电机的数据库，所以90到65 实际上表示伺服电机转动的角度。
由于现在这个信号输给了电调，电调的情况和伺服电机肯定是有点区别的。伺服电机有20毫秒的工作周期，电调我就不知道了。您建议我去掉delay(10) 是不是出于这个原因？

duration 的值等于声音从超声波传感器发出到返回的时间，这个时间的单位是毫秒。输出值为5000的时候飞碟大概是3米高。（现在感觉声音传播速度是有点慢）。所以说使用超声波传感器是需要花掉单片机一点时间的。如果测量几次再判定输出值的话怕来不及做修正。

作者: 切风40.83 时间: 2011-6-21 08:35
目前我又对程序进行了改进，只要拨开关，飞碟就会在当前飞行高度锁定。

测试结果还是一样，飞碟会上下抖动。

我现在在等一块重一点的电池到货，增加点重量或许会减小抖动。现在我用的电池是 11.1V 2600mah 25C ACE的电池，容量小重量轻。因为我飞这只飞碟油门永远不会超过30%（四个电调都是25A,你懂的），所以油门控制不够细腻而且飞的时间太短。重的电池一到说不定就解决问题了。

作者: alexetea 时间: 2011-6-21 23:13
这个超声波测距~~~距离不过10来米，精确度0.1米左右，以前用过

作者: archfly 时间: 2011-6-21 23:29
高人

作者: dongfang 时间: 2011-6-22 12:41

原帖由 切风40.83 于 2011-6-21 08:35 发表
目前我又对程序进行了改进，只要拨开关，飞碟就会在当前飞行高度锁定。

测试结果还是一样，飞碟会上下抖动。

我现在在等一块重一点的电池到货，增加点重量或许会减小抖动。现在我用的电池是 11.1V 2600mah ...

就是前面说的那个式子，实际上，给多少油门，不仅取决于模型现在的高度，与目标高度的差距，还与目前的模型正在以什么速度上升下降有关。超声波传感器的更新频率还是太低了。要做得好，就上CCD：地面平台上放几个红外LED管，CCD用高速红外敏感的，拍一张照片就能把静止姿态全部解出来了。

作者: 切风40.83 时间: 2011-6-22 23:22
回复 65 楼 dongfang

现在的程序流程是这样的：

手动起飞  →  手动切换模式 → 记录当前油门值X → 记录当前高度Y → 等20毫秒

循环 { → 记录当前高度 Y1 →    Y1 = Y1 - Y    →    用map 函数处理 Y1 →    X1 = X + Y1    →    电调输出 X1  → 等待20毫秒 }

现在通过试验对等待20毫秒进行修改会达到些效果
调太高会抖得快幅度小调太低会抖得慢幅度大
我猜抖动的问题不是调这个时间。或者我猜错了，只是没找到这个时间调节的平衡点

[ 本帖最后由切风40.83 于 2011-6-22 23:29 编辑 ]

作者: 切风40.83 时间: 2011-6-22 23:31
罢了，我把这时间去掉试试

作者: wkn 时间: 2011-6-22 23:56
不懂，帮顶！

作者: dongfang 时间: 2011-6-23 09:54

原帖由 切风40.83 于 2011-6-22 23:22 发表
回复 65 楼 dongfang

现在的程序流程是这样的：

手动起飞  →  手动切换模式 → 记录当前油门值X → 记录当前高度Y → 等20毫秒

循环 { → 记录当前高度 Y1 →    Y1 = Y1 - Y    →    用map 函数 ...

我觉得你做的，和我说的已经差不多了，只是X1 = X + Y1 这里，需要调整为X1 = X + Y1*Z，Z的大小需要测试得知。
另外，X本身最好也是细微变化的，以适应电池电量下降的情况。

作者: 切风40.83 时间: 2011-6-24 09:03
对电池电量也是个问题，满电的时候和贫电的时候 X 的值是不一样的。

作者: 想飞的老菜鸟 时间: 2011-6-24 10:21
学习......
以后用得着:em21:

作者: yybyhn6f 时间: 2011-6-24 14:56
不错

作者: 切风40.83 时间: 2011-7-25 09:04
回复71楼：又想多了，贫电就应该降落。如果高度不能锁定了，说明该充电了。

作者: bobmaxiao 时间: 2011-7-25 09:33
可不可以问一下，楼主是学什么的，在美国哪个大学？我是学EEE的，接触的东西差不多，但是我才大一，希望以后能多联系。p.s.我做过跟APM有关的东西。

[ 本帖最后由 bobmaxiao 于 2011-7-25 09:34 编辑 ]

作者: werwolf 时间: 2011-7-26 11:46
标题: 回复 7楼 crazyboyyy 的帖子
滤波啊！！！

作者: werwolf 时间: 2011-7-26 11:51
标题: 回复 42楼 40560335 的帖子
那个……你被人怎么坑了？他卖你什么了？

作者: werwolf 时间: 2011-7-26 11:53
标题: 回复 42楼 40560335 的帖子
那个……你被人怎么坑了？他卖你什么了？
还有啊，气压传感器不是更受天气影响么？
季节天气都会影响气压的啊！！怎么能放弃AGL而去选气压计来测高呢？
厂家都是说自主起降要配超声波高度计，难道生产商那么不靠谱？

作者: psl333333 时间: 2011-7-26 12:37
牛

作者: 切风40.83 时间: 2011-10-25 09:44
继续！

现在发现定高必须严格按照PID 算法控制按照我的算法，这飞碟总是有点上下颠簸。

拨开关之后20ms
测量距离：ode
测量油门值：ch3
油门输出：ch3

进入循环后
测量当前高度：de
de = de - ode + d*(pde - de);
hi = (de - ode)/de;

powerout = map( de, -3000, +3000, 10, -10) + map( hi, -3000, 3000, 10, -10) + ch3;

pde = de;
dh = dh + de;

输出油门值： powerout

明天试试看咯！

作者: 板帅 时间: 2011-10-25 11:48
有文化真好。

作者: 切风40.83 时间: 2011-10-26 06:05
77楼帮我出气了，谢了呵呵。

作者: 一直在路上 时间: 2011-10-26 22:55
顶一个，还有事请教您呢。

作者: 切风40.83 时间: 2011-10-28 05:50
马达和桨都换掉了，新程序也装上去了。目前测试用的函数如下。

   de = de - ode;
   dh = (de - ode)/de;
   powerout = map( de, -3000, 3000,  2, -3) + map(hi, -3000, 3000, 1, -1);
   powerout = ch3 + powerout;
   pde = de;
   hi = hi + dh;

现在四轴能坚持70秒定高飞行，会有一定的上下颠簸，范围在10cm之内，70秒之后会降低高度。估计是电池电量有点不足。以后会考虑吧参数p 和 i 调高点。目前d 相当于0。如果以后需要的话就把d 也加上。目前看下来好像不需要。

作者: 切风40.83 时间: 2011-10-29 04:58
搞了半天算法还是有问题，最近脑子有点糊涂了。以下是正确的PID 离散算法。

   de = de - ode;//  + (pde - de);
   dh = de/(de+ode);
   powerout = map( de, -3000, 3000, 2, -3) + map(hi, -3000, 3000, 2, -1);
   powerout = ch3 + powerout;
   pde = de;
   hi = hi + dh;

作者: 切风40.83 时间: 2011-10-29 05:39
现在能在室外有风的情况下坚持两分钟

   de = (de - ode)/2;//  + (pde - de);
   dh = de/(de+ode);
   powerout = map( de, -3000, 3000, 4, -3) + map(hi, -3000, 3000, 5, -2);
   powerout = ch3 + powerout;
   pde = de;
   hi = hi + dh/2;

大家顶一顶啊，应为找不到第二个像我这样分享程序的人了。

作者: 切风40.83 时间: 2011-11-4 06:43
现在能悬停超过两分钟才掉高度

   de = (de - ode)/2;//  + (pde - de);
   dh = de/(de+ode);
   powerout = map( de, -3000, 3000, 4, -4) + map(hi, -3000, 3000, 14, -4);
   powerout = ch3 + powerout;
   pde = de;
   hi = hi + dh/4;

看到红色的数字没，这是对I 的限制。越大悬停时间有越长，同时发生危险的可能性也就越大。

作者: borneol 时间: 2011-11-4 13:29
不出意外。。。会继续半途而废~~ :em15:

作者: luys 时间: 2011-11-6 17:17
定高:em26: 不错

作者: 切风40.83 时间: 2011-11-10 08:28
更新几张照片以免这帖子沉掉。现在这个超声波定高程序和刚开始乱搞相比已经不错了。动力也换掉了。

[ 本帖最后由切风40.83 于 2011-11-10 08:31 编辑 ]

作者: 624417303 时间: 2011-11-13 11:01
:loveliness: 虽然不懂，顶楼主，愿视频尽快出现~

作者: 一直在路上 时间: 2011-11-13 16:24
楼主好人。

作者: javajtg 时间: 2011-11-18 14:48
过程挺艰苦啊，
顶一个

作者: saber 时间: 2011-11-18 16:16
向蝙蝠学习~~:em26:

作者: feng235 时间: 2011-11-28 17:56
继续顶楼主，论坛从创立到现在，估计没有几个能像楼主这样，把自己的整个制作过程，自己成果，代码公开出来，就凭楼主的这份精神，也必须顶，给楼主一份动力！

作者: 624417303 时间: 2011-11-28 18:09
:em15: 这个过程很辛苦，会碰到很多的难题，楼主一定要挺过去啊。:em19: :em26:

作者: mltttt 时间: 2011-11-29 22:46
从头看到尾感觉闭门造车请别误会我也有此经历看个阿凡达电影就要做蝎式战机那经历很刻骨很铭心我没接触过航模只有一点点电机的基本知识我公司是做编码器传感器的我只是办公室的根本与我没关系天天上班天天听也就懂点了等做出来的时候发现造价可以买3个成品4轴了呵呵现在好了感觉入魔之后能学到好多知识（只限DIY) 最后希望楼主加油与人分享是美德 100楼留言了没有一个说你笨等等等的扁低你因为无私是大爱

[ 本帖最后由 mltttt 于 2011-11-29 22:47 编辑 ]

作者: groovy 时间: 2011-11-30 08:14
真的很不错

作者: dangerxue 时间: 2011-11-30 11:06
up

作者: 红绿灯1230 时间: 2011-11-30 23:29
只是玩家，搞不懂

作者: sfhong2006 时间: 2011-12-7 22:46
帮顶，这么好的帖子别沉了、、、

作者: zengxushen 时间: 2011-12-7 23:18
顶起，别沉了。楼主加油

作者: yj06 时间: 2011-12-10 02:50
:em19: 好贴的顶起来学习。。。:em15:

作者: sjg3857 时间: 2012-1-26 12:44
楼主高手好人我也想把我的四轴做个超声波定高只是本人绝对新手请您出个详细教程吧谢谢了

作者: 编程飞行 时间: 2012-2-6 11:01
好东西:em26: 革命未成功，同志尚需努力

[ 本帖最后由编程飞行于 2012-2-6 11:10 编辑 ]

作者: 可乐不加冰 时间: 2012-2-28 21:51
楼主强人！学习了！帮忙顶。

作者: saintxu 时间: 2012-3-19 17:01
我一直对这个感兴趣的，买了arduino Mega等。不过自己真的智商有限，做点机械的还行。逻辑性的编程太难。支持你。buddy

作者: Gh0st-man 时间: 2012-3-19 20:01
支持楼主，精神可嘉。。

作者: honghes 时间: 2012-4-5 18:50
顶你，精神很重要，中国多点你这样的人就不一样了

作者: tmxkpzl 时间: 2012-4-14 22:56
用Arduino有点吃力吧，建议楼主直接用STM32做个飞控，成本也很低，还有一个，那个超声波的可探测距离很有限且不是太精确！！

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