Конфигурация рамы и ориентация контроллера

1. Цели урока

После этого урока вы будете понимать:

• как задаются FRAME_CLASS и FRAME_TYPE для мультироторов и почему после них нужна перезагрузка;
• что буквы на кнопках Motor Test — это порядок обхода, а не номера моторов;
• как проверить порядок и направление вращения моторов и что делать при несовпадении;
• как настраиваются выходы для самолётов, VTOL и наземных аппаратов;
• что делает AHRS_ORIENTATION и почему его задают до калибровок.

2. Конфигурация рамы для мультироторов

Геометрию мультиротора полностью определяют два параметра. FRAME_CLASS задаёт, сколько моторов и как они скомпонованы, FRAME_TYPE — как они расположены относительно носа. Из этой пары автопилот строит матрицу микширования: сколько тяги добавить каждому мотору, чтобы получить нужный момент по крену, тангажу и рысканию.

Экран Frame Type

SETUP → Mandatory Hardware → Frame Type.

Верхний ряд Frame Class — класс рамы, ниже Frame Type — вариант компоновки. Выбранный класс подсвечен серым. Обратите внимание на подписи в правой части: «X and H are NOT interchangeable the prop rotation changes» и «This is the Y6B and prop rotation changes from the old Y6A»

Экран — это графическая надстройка над двумя параметрами. Щелчок по картинке класса записывает FRAME_CLASS, щелчок по радиокнопке типа — FRAME_TYPE. Ничего третьего экран не пишет.

Значения FRAME_CLASS

Полный список для ArduCopter 4.6.x и 4.7 (параметр не переименовывался):

Значения FRAME_TYPE

Список зависит от класса: для Tri и классических вертолётов FRAME_TYPE не используется вообще.

Те же параметры в списке параметров

CONFIG → Full Parameter List, в поле Search введите FRAME_:

Колонка Options показывает допустимые значения для подключённой прошивки — это надёжнее любой таблицы в учебнике. На снимке FRAME_CLASS = 5 (Y6) при значении по умолчанию 1, FRAME_TYPE = 0 (Plus)

3. Проверка через Motor Test

SETUP → Optional Hardware → Motor Test.

Экран Motor Test для Y6 в компоновке Plus. Строки Class и Type подтверждают, какую раму прошивка считает текущей, а подписи справа от кнопок дают готовое соответствие «кнопка → номер мотора и направление»

Что означают буквы на кнопках

Это место путают чаще всего. Кнопки подписаны буквами A, B, C… — и это не номера моторов. Буква — это порядковый номер обхода: моторы проверяются по кругу по часовой стрелке, начиная с переднего правого. Какому физическому выходу соответствует каждая буква, зависит от класса и типа рамы, поэтому Mission Planner подписывает соответствие прямо на экране.

На снимке выше для Y6/Plus видно:

Для сравнения — самая массовая схема, квадрокоптер X:

Квадрокоптер X, вид сверху, нос вверх. Синие цифры в кружках — номера выходов автопилота (Motor Number), красные буквы — порядок обхода в Motor Test. Хорошо видно правило: диагональные моторы вращаются в одну сторону, соседние — в противоположные

Порядок проверки

1. Снимите винты. Проверьте, что аппарат стоит устойчиво и придержан.
2. Подайте питание на силовую часть: Motor Test управляет регуляторами, поэтому одного USB недостаточно — нужна батарея (или лабораторный источник).
3. Убедитесь, что в строках Class и Type отображается ожидаемая рама. Если нет — параметры записаны, но плата не перезагружалась.
4. Установите Throttle 5–10 % и Duration 2 секунды. Больше не нужно: задача — увидеть, какой мотор дёрнулся и куда крутится.
5. Нажимайте Test motor A, затем B, C… по очереди.
6. После каждого нажатия фиксируйте: какой физический мотор отозвался и в какую сторону он крутится.
7. Сверьте полученную последовательность с подписями на экране и с диаграммой ArduPilot. Моторы должны отзываться по кругу по часовой стрелке, начиная с переднего правого.
8. Кнопка Test all in Sequence прогоняет тот же обход автоматически — удобно для финальной проверки, когда порядок уже подтверждён вручную.
9. Кнопка Test all motors запускает все моторы одновременно, Stop all motors — немедленно останавливает. Аварийная остановка — именно Stop all motors.

Кнопки Spin Arm и Spin Min

Две зелёные кнопки справа — это не часть проверки рамы, а быстрый способ настроить два важных параметра холостого хода прямо из этого экрана.

Методика подбора: постепенно увеличивайте Throttle % и жмите Test motor A, пока мотор не начнёт уверенно и без задержек стартовать. Затем нажмите соответствующую зелёную кнопку — Mission Planner предложит записать это значение с небольшим запасом (для Spin Arm — найденный процент плюс 2 %, для Spin Min — плюс 3 %).

Оба параметра хранятся не в процентах, а долей от полного диапазона выхода, то есть числом от 0 до 1. Mission Planner делает пересчёт сам:

\( \mathrm{MOT\_SPIN\_ARM} = \dfrac{P}{100} \), где \( P \) — введённый процент. Например, 6 % \( \Rightarrow \) 0,06.

Почему Motor Test отказывает

Прошивка проверяет несколько условий и при отказе присылает сообщение в DATA → Messages. Расшифровка:

Исправление ошибок подключения

Мотор крутится не в ту сторону. Для обычных ESC с тремя фазными проводами поменяйте местами любые два из трёх. Для DShot и BLHeli направление меняется без пайки: бит соответствующего канала в маске SERVO_BLH_RVMASK (бит 0 — выход 1, бит 1 — выход 2 и так далее) либо переключение через конфигуратор BLHeli. Параметр требует перезагрузки.

Моторы отзываются не в том порядке. Возможные причины по убыванию вероятности:

• сигнальные провода надеты на выходы автопилота не в том порядке — проверьте физически;
• выбран не тот FRAME_TYPE: рама собрана по схеме BetaFlight или DJI, а в параметре стоит обычный X;
• изменено назначение выходов: моторы 1–8 соответствуют SERVOn_FUNCTION = 33…40, моторы 9–12 — значениям 82…85.

4. Конфигурация для самолётов

Для ArduPlane геометрия задаётся не одним параметром, а назначением функций выходам. Параметра FRAME_CLASS для самолётной части не существует: прошивка узнаёт схему аппарата по тому, какие функции вы назначили.

Назначение функций выходам

SETUP → Mandatory Hardware → Servo Output или CONFIG → Full Parameter List с поиском SERVO1_:

Группа параметров одного выхода. SERVO1_FUNCTION = 4 — Aileron: значение выбирается из выпадающего списка в колонке Options. Рядом — предельные и нейтральное положения (MIN, MAX, TRIM в микросекундах) и флаг реверса SERVO1_REVERSED

Три сопутствующих параметра каждого выхода видны на снимке и настраиваются вместе с функцией: SERVOn_MIN и SERVOn_MAX ограничивают ход поверхности, SERVOn_TRIM задаёт нейтраль, SERVOn_REVERSED = 1 меняет направление отклонения. Направление проверяют на земле: отклоняете аппарат по крену вправо — правый элерон должен идти вверх.

QuadPlane

Набор допустимых значений Q_FRAME_CLASS уже, чем у FRAME_CLASS в ArduCopter: 1 — Quad, 2 — Hexa, 3 — Octa, 4 — OctaQuad, 5 — Y6, 7 — Tri, 10 — Single/Dual, 12 — DodecaHexa, 14 — Deca, 15 и 17 — скриптовые матрицы. Вертолётных классов здесь нет.

5. Конфигурация для наземных аппаратов

Для Rover ключевой параметр — FRAME_CLASS, но список значений у него свой, не совпадающий с ArduCopter:

Тип рулевого управления задаётся назначением функций выходам:

• Ackermann (автомобильная схема): SERVO1_FUNCTION = 26 (GroundSteering), SERVO3_FUNCTION = 70 (Throttle);
• Skid steering (танковая схема, поворот разностью скоростей): SERVO1_FUNCTION = 73 (ThrottleLeft), SERVO3_FUNCTION = 74 (ThrottleRight).

Экран Motor Test работает и для Rover, но кнопок всегда четыре независимо от реального числа приводов — Mission Planner не разбирает компоновку наземных аппаратов.

6. Ориентация платы

Параметр AHRS_ORIENTATION описывает, как полётный контроллер установлен относительно аппарата. Значение 0 (None) означает: стрелка на плате смотрит вперёд, плата установлена горизонтально компонентами вверх. Прошивка разворачивает показания IMU и внутреннего компаса в систему координат аппарата.

Значения AHRS_ORIENTATION

Доступны все повороты, кратные 45°. Наиболее употребительные:

Ориентация компаса

Ориентация внешнего компаса задаётся отдельно: COMPASS_ORIENT для первого, COMPASS_ORIENT2 и COMPASS_ORIENT3 для второго и третьего. Набор значений тот же, что у AHRS_ORIENTATION.

• COMPASS_ORIENT игнорируется, если компас не помечен как внешний (COMPASS_EXTERNAL). Для внутренних компасов действует AHRS_ORIENTATION — задавать ориентацию дважды не нужно.
• Проверка правильности в северном полушарии: наклон носом вниз должен увеличивать MagX, наклон правым боком вниз — MagY, переворот вверх ногами — уменьшать MagZ. В южном полушарии знаки противоположны.

7. Практика

Задания выполняются в симуляторе SITL и не требуют реального аппарата. Выполните их до перехода к следующему уроку.

8. Проверьте себя

Сформулируйте ответ своими словами, прежде чем сверяться со справочником ответов.

1. Какие два параметра полностью определяют геометрию мультиротора и как проверить их корректность без взлёта?
2. Что означает Q_ENABLE = 1 и какие два независимых набора настроек это порождает?
3. Почему AHRS_ORIENTATION необходимо задавать до калибровки акселерометра?

9. Чек-лист самопроверки

Урок освоен, если каждый пункт выполнен на практике:

• FRAME_CLASS и FRAME_TYPE сверены с колонкой Options в списке параметров, плата перезагружена
• Строки Class и Type на экране Motor Test показывают ожидаемую раму
• Motor Test пройден со снятыми винтами, порядок отклика моторов совпал с подписями на экране
• Направление вращения каждого мотора соответствует диаграмме, правило диагоналей выполняется
• Понятно, что буквы на кнопках — порядок обхода, а не номера выходов
• AHRS_ORIENTATION задан до калибровки акселерометра
• Для внешнего компаса задан COMPASS_ORIENT, для внутреннего он не требуется

10. Что дальше

• Предыдущий урок: 8. Прошивка автопилота: выбор версии и процедура
• Следующий урок: 10. Калибровка акселерометра и компаса
• Полный перечень тем: Содержание курса