APM/Pixhawk常用飞行模式讲解(持续更新)

由于多旋翼、固定翼各自的飞行模式不太相同,因此我们按照不同载具类型分别讲解:

一、多旋翼

  • Stablize:增稳模式
    • 遥控器摇杆控制飞机俯仰、横滚的倾角(注意是角度),航向的转动速率(注意是转动速率),油门的大小;
    • 松杆情况下,飞机会维持姿态的水平(目标俯仰角和滚转角为0,目标航向角速率为0),但是由于松杆时飞机的初速度、风、飞机自身气流的影响,飞机会随机乱飘。遥控器油门摇杆处于中位时,受当前电池电压、飞机的推重比等的影响,飞机可能是往上走的,也可能是往下走的;
    • 增稳模式下,飞机不使用GPS和磁罗盘的信息,因此即使拔掉GPS,即使磁罗盘受到了较大的干扰,在关闭所有起飞前自检的情况下(ARMING_CHECK=0),飞机依然可以正常解锁起飞,并稳定飞行。
  • AltHold:定高模式
    • 飞机姿态控制与“增稳模式”完全一样,遥控器摇杆控制飞机俯仰、横滚的倾角(注意是角度),航向的转动速率(注意是转动速率)。不同的是,遥控器油门摇杆控制飞机的上升下降速度;
    • 松杆情况下(两个摇杆都处于中位),飞机会维持姿态的水平和当前的高度(目标俯仰角和滚转角为0,目标航向角速率为0、目标上升下降速度为0),但是由于松杆时飞机的水平初速度、风、飞机自身气流的影响,飞机会在水平方向随机乱飘,因此追求定高模式下的悬停定点效果意义不大;
    • 定高模式下,飞控依然不依赖GPS和磁罗盘的信息,因此即使拔掉GPS、即使磁罗盘受到了较大的干扰,飞机依然能够正常飞行。在有测高设备的情况下(如超声波、激光测距仪、毫米波雷达等),如果飞机高度处于测高设备的量程范围内,则飞机使用其提供的高度信息进行定高,如果没有测高设备,或者当前高度超过测高设备的量程,则飞机使用气压高度计提供的高程信息进行定高。
  • Loiter:留待模式
    • 遥控器控制飞机水平方向的加速度特别注意是加速度(不是速度、也不是倾角),控制航向的转动速率(与增稳、定高相同),控制上升下降速度(与定高相同);
    • 松杆情况下,飞机会维持当前的三维位置(含水平位置和垂直高度),有风的情况下,飞机就自动顶着风悬停;
    • 留待模式下,飞机依赖GPS提供位置,磁罗盘提供航向。注意这样一个问题:GPS提供的是一个绝对的位置点,它可以告诉飞机你应该往东西南北哪个方向飞,但是它无法告诉你哪边是东、哪边是西、哪边是南和北,因此我们需要磁罗盘告诉飞控哪边是东西南北,然后才能飞到正确的地方。所以,如果磁罗盘受到了干扰,或者磁罗盘贴歪了,就会导致直线飞行时飞机飞出波浪形的航线,定点时定不住,出现“刷锅”的现象;
    • 另外,特别注意,此模式下如果遥控器航向控制摇杆保持零位,飞机会努力保持航向角速率为0,即努力保持飞机不转头,但是飞机并不会记下当前的航向角并锁定此航向角,因此如果此时人为地施加外力改变其航向,当外力撤销后飞机的航向会停在新的角度上。
  • PosHold:定点模式
    • 遥控器摇杆控制飞机俯仰、横滚的倾角(与增稳和定高相同),航向的转动速率(与增稳、定高、留待都相同),控制上升下降速度(与定高、留待相同);
    • 松杆情况下,与留待模式相同,飞机会维持当前的三维位置(含水平位置和垂直高度),有风的情况下,飞机就自动顶着风悬停;
    • 定点模式除了遥控器控制的是俯仰横滚的姿态角之外,其他与留待模式一模一样,使用的传感器也完全一样,对GPS、磁罗盘的依赖也是一样的,出问题时现象也是一样的。

二、固定翼

  • MANUAL:手动模式
    • 等效于不加飞控直接使用遥控器控制飞机。
  • FBWA:fly by wire_a
    • 这是固定翼中最常用的模式;
    • 遥控器摇杆控制飞机横滚和俯仰的角度,摇杆回中后飞机自动维持零位姿态;
    • 方向舵还是手动控制;
    • 油门还是通过遥控器手动控制,飞机不会自动调整油门以维持高度(如果油门过大或者过低,即使俯仰姿态角为0,高度依然有可能发生变化)。
  • FBWB:fly by wire_b
    • 与FBWA类似,但是飞机会主动维持高度;
    • 横滚控制与FBWA一样,是由遥控器控制目标横滚角;
    • 遥控器升降摇杆控制飞机的高度,摇杆回中后飞机会自动调整升降舵以维持当前高度;
    • 遥控器油门摇杆控制的是目标空速。
  • Stablize:增稳模式
    • APM官方文档明确表示不建议使用此模式,推荐使用FBWA。
  • TAKEOFF:起飞模式
    • 飞机将爬升到“TKOFF_ALT”参数定义的高度,然后开始盘旋。

三、无人车

  • MANUAL:手动模式
    • 遥控器航向摇杆直接控制车的航向舵机,或者双电机差动(履带式的车);
    • 遥控器油门摇杆直接控制车的电机的转速,如果是履带式的车,油门控制和航向控制是简单的混控输出,飞控解算出的姿态和位置不参与此控制,因此此模式不需要GPS定位;
    • 注意,油门转速变化速率限制依然生效,飞控会限制油门改变的速率,由参数“MOT_SLEWRATE”控制。
  • HOLD:驻车模式
  • Acro:固定翼模式(这个我真不知道该怎么翻译,很别扭)
    • 航向摇杆控制转头速率;
    • 油门摇杆控制车的速度。
  • Smart RTL:智能自动返航
    • 此模式下车会自动原路返航,而不是像普通RTL那样直线驶向home点。

参考链接:

 https://ardupilot.org/copter/docs/flight-modes.html

 https://ardupilot.org/plane/docs/flight-modes.html

 https://ardupilot.org/rover/docs/rover-control-modes.html

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