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固定翼高度/位置控制器调校 ​

本指南旨在助力调整固定翼飞机在飞行任务以及高度/位置控制模式下所需的高级控制器。PX4采用TECS（总能量控制系统）进行高度与空速控制，并使用NPFG（非线性预测函数发生器）实现水平航向/位置控制。

INFO

调校过程中增益设置不当，可能导致高度或航向控制不稳定。因此，负责调节TECS增益的飞手应具备在稳定控制模式下操控飞机飞行与降落的能力。

TIP

所有参数均在[参数参考](../advanced_config/parameter_reference.md#fw - tecs)中有详细说明。本指南将介绍其中关键参数。

TECS调校（高度与空速） ​

TECS（总能量控制系统）是一种应用于固定翼飞机的制导算法，它通过协调油门与俯仰角设定值，实现对飞机高度和空速的控制。如需深入了解TECS算法及控制原理图，可查阅控制器原理图。

在调校TECS之前，需先对姿态控制器进行良好调校，具体可参考PID调校指南。

TECS的调校主要在于正确设定机身限制。这些限制可通过一系列飞行操作所确定的参数来指定，具体如下。大部分操作要求飞手在稳定飞行模式下操控飞机。

TIP

若能安排专人在飞手进行飞行操作时读取并记录遥测数据，将大有裨益。为提高准确性，建议借助飞行日志记录的数据，对飞行过程中获取的数据加以验证。

第一步：平衡条件 ​

在稳定模式下飞行，找到平飞时油门和俯仰角的配平值，以维持配平空速。利用油门调节空速，通过俯仰保持水平飞行。

设置以下参数：

  • FW_AIRSPD_TRIM - 设置为操作过程中期望的配平平飞空速。
  • FW_THR_TRIM - 设置为配平平飞空速下飞行所需的油门值。
  • FW_PSP_OFF - 设置为维持水平飞行所需的俯仰角。

第二步：空速与油门限制 ​

在稳定模式下飞行，使用俯仰控制保持水平飞行的同时增加油门，直至飞行器达到最大允许空速。

设置以下参数：

  • FW_THR_MAX - 设置为在水平飞行中达到最大空速时所施加的油门值。
  • FW_THR_MIN - 设置为飞机应保持飞行的最小油门值。
  • FW_AIRSPD_MAX - 设置为在FW_THR_MAX油门下水平飞行时达到的最大空速。

第三步：俯仰与爬升率限制 ​

WARNING

请勿使用FW_T_CLMB_MAX、FW_T_SINK_MAX或FW_T_SINK_MIN来指定期望从飞行器获得的爬升或下降性能！这些参数定义的是操作限制，应如以下所述在调试阶段进行设置。

在稳定模式下飞行，施加全油门（FW_THR_MAX），并缓慢增加飞行器的俯仰角，直至空速达到FW_AIRSPD_TRIM。

  • FW_P_LIM_MAX - 设置为施加FW_THR_MAX油门时，以配平平飞空速爬升所需的俯仰角。
  • FW_T_CLMB_MAX - 设置为在FW_AIRSPD_TRIM空速下爬升时所达到的爬升率。

在稳定模式下飞行，将油门减小至FW_THR_MIN，并缓慢减小俯仰角，直至飞行器达到FW_AIRSPD_MAX。

  • FW_P_LIM_MIN - 设置为在FW_THR_MIN油门下达到FW_AIRSPD_MAX空速所需的俯仰角。
  • FW_T_SINK_MAX - 设置为下降过程中所达到的下沉率。

在稳定模式下飞行，将油门减小至FW_THR_MIN，并调整俯仰角，使飞机保持FW_AIRSPD_TRIM。

  • FW_T_SINK_MIN - 设置为保持FW_AIRSPD_TRIM空速时所达到的下沉率。

通过调整FW_T_CLMB_R_SP和FW_T_SINK_R_SP，为自主飞行任务指定目标爬升和下沉速率。这两个参数规定了飞行器改变高度时的爬升率与下降率。此外，这两个值还定义了用户在高度模式和位置模式下指令的高度变化率限制。

固定翼轨迹控制调整（位置） ​

所有路径控制参数说明见[此处](../advanced_config/parameter_reference.md#fw - path - control)。

  • NPFG_PERIOD - 此前称为L1距离，它定义了飞机前方的跟踪点。大多数飞机适用的数值范围为10 - 20米。在调整过程中，缓慢缩短该距离，直至响应迅速且无振荡。对于动态特性较慢的飞机，应增大该数值。