Автопилот на AT91SAM7: Продолжение летных испытаний. Год 2018.

10.      Продолжение летных испытаний. Год 2018.

10.1     13.10.2018

                После длительного перерыва новое испытание. При изучении всех предыдущих полетов был сделан вывод, что волнообразное изменение скорости полета и высоты, нестабильность удержания этих параметров связана с неучтенным фактором. Это ускорение и замедление самолета, и влияние этого параметра на удержание тангажа. Действительно, легко посчитать, что при разгоне самолета по полосе он набирает скорость 50 км/ч за 3 сек, что соответствует ускорению до 0.5G, а это значит, что это должно быть учтено.  Наименьшее влияние этого было видно на рис. 27. Но и там, высота самолетом набиралась “ступеньками”. Когда начинается набор высоты, скорость падает, при этом у автопилота появляются ложные данные, что как будто самолет опускает нос, и он пытается это скомпенсировать, и еще больше набирает высоту, и снова теряет скорость.  Когда наконец скорость стабилизируется, самолет начинает выравниваться по тангажу, и при этом скорость растет, поскольку нет набора высоты. И тогда появляется составляющая обманывающая автопилот, как будто самолет летит с положительным большим тангажом, и автопилот это компенсирует, таким образом препятствую набору высоты, и, таким образом, это приводит к еще большему ускорению. Так возникает положительная обратная связь, которая и погубила самолет в прошлом испытании. Для начала была выставлена компенсация половина от точной расчетной. Ускорение для компенсации вычисляется по воздушной скорости, т.к. скорость по GPS отстает на 3 секунды, что делает ее применение для этого бессмысленным. Так же была уменьшена скорость крейсерского полета до 45 км/ч. При большой воздушной скорости у данной модели самолета возникает чрезмерная подъёмная сила, препятствующая нормальному удержанию высоты.  Сам полет можно посмотреть в видеозаписи. Вовремя полета казалось, что все идет правильно. Однако реально требование работы двигателя было только первые 5 секунд полета. За это время из-за слишком близкого расположения маршрутных точек автопилот выполнил программу полета и выключил мотор. Из-за особенностей регулировки оборотов мотор выключался в течение 1.5 минут, поэтому создалось впечатление успешного пролета маршрута.  Это видно на графике.

  

Рис. 35

Как видно, испытание проходило при значительном боковом ветре, около 30-40 км/ч. Был сделан вывод о чрезмерной компенсации (дерганный взлет), и уменьшении времени управления мотором. А также уменьшении скорости полета до 40 км/ч в полетном задании.

10.2     14.10.2018

По сравнению с предыдущим полетом, компенсация ускорения уменьшена до ¼ от расчетного значения. Уменьшена постоянная времени управления мотором с 90 до 18 сек. (в параметрах на карте памяти) Уменьшена скорость полета в задании до 40 км/ч. Кроме того, найден неисправный компонент диод Шоттки, который приводил к неожиданному поведению измерителя скорости и показанию скорости около 70 км/ч не зависимо от реальности. Это видно в конце графика рис. 35. В этот день также был сильный (до 15 м/с) слегка боковой ветер. Примерно 240 град. Взлетный курс 205. Поэтому долго не удавалось взлететь автоматически. Тогда самолет был поднят в воздух вручную с пульта. Это видно на видеозаписи полета. Посадка получилась в поле, из-за сильного бокового ветра.

 Рис. 36

Включение автопилота в полете и ручной взлет был проверен впервые. Такой режим планировался исходя из назначения автопилота - если он применяется для спасения самолета если оператор устал, и не хочет или не может управлять самолетом.  Все графики полета можно увидеть на Yandex-диске. Кроме того, в этот же день было проведено испытание самолета при старте с руки, при этом было снято шасси с самолета. Видеозапись полета доступна по ссылке. Это был самый показательный полет, поскольку видно по графикам рис.37 как отрабатывал регулятор воздушной скорости и скорость довольно точно удерживалась на уровне 40 км/ч. При этом так же неплохо удерживалась высота полета около 30 М. Немного высок получился коэффициент усиления по крену при полете с максимальной физической скоростью при полете по направлению ветра. Это привело к возбуждению петли ОС и самолетик махал крыльями. Посадка также выполнена планированием с выключенным мотором. Все прошло штатно. Графики полета можно увидеть на Yandex-диске и на рис.37.

Рис. 37

В результате удалось прекратить колебания скорости и высоты, которые были заметны во всех прошлогодних испытаниях. Последнюю версию GPILOT можно найти по ссыке.