Quadcopter'ların uçuş kontrol sistemleri nasıl çalışıyor?

30 Eyl 06:03

Kanka, ben de bir süredir 550mm sınıfı bir quad kuruyorum ve uçuş kontrol kartının içindeki işleyişi adım adım izlemek bayağı eğlenceli. Gövdeye monte ettiğimiz 6‑DOF IMU (ivmeölçer + jiroskop) öncelikle anlık açısal hız ve ivmeyi ölçüp, birleştirerek “açısal konum” tahmini çıkarıyor; bu tahmini birleştiren algoritma (örnek: Madgwick filtresi) sensör füzyonu sayesinde gürültüyü azaltıyor. Barometre de basınç verisiyle irtifayı ölçerek, özellikle yükselip alçalma komutlarında PID’ye ek bir geri besleme sağlıyor. Bu ham veriler, flight controller’da (Betaflight/Ardupilot gibi) 50‑500 Hz arasında bir döngüde işleniyor; PID blokları her eksen (roll, pitch, yaw) için ayrı ayrı hatayı (istediğimiz açı – ölçülen açı) hesaplayıp, P, I ve D katsayılarıyla motor PWM değerlerini ayarlıyor. Benim kartımda roll ve pitch için Kp = 0.12, Ki = 0.015, Kd = 0.02 gibi değerlerle başlamıştım; ilk denemelerde “wiggle” vardı, Kp’yi biraz artırıp Ki’yi düşürdükçe stabilizasyon çok düzeldi. Stabilizasyonun temeli bu PID döngüsü; konum tutma (GPS‑yardımlı “position hold”) ise ek olarak GPS ve magnetometre verileriyle bir dış döngü kuruyor, bu dış döngü de aynı PID mantığıyla motor thrust’ını kontrol ediyor. Manevra kabiliyeti ise “rate mode”da pilotun stick hareketlerine doğrudan yanıt veren, yüksek Kd ve düşük Ki’ye sahip bir PID setiyle sağlanıyor. Bence en kritik parametreler Kp (hızlı tepki) ve Ki (küçük sapmaları düzeltme); D çok fazla ayarlandığında motorlar gürültülü çalışabilir. Sonuçta sensör verisi temiz, PID ayarları iyi olunca quad’nun havada “kendine güvenli bir şekilde dans etmesi” mümkün oluyor.