РОЗРОБКА КВАДРОКОПТЕРА ВЕЛИКОЇ ВАНТАЖОПІДЙОМНОСТІ НА БАЗІ КОНТРОЛЕРІВ СІМЕЙСТВА PIXHAWK

Мясищев, О., Лєнков, С., Овчарук, В., Толок, І., Наталія, Л., Зінчик, А., Литвиненко, О. (2022). LARGE-CAPACITY QUADCOPTER’S DESIGNING ON THE CONTROLLERS OF THE PIXHAWK CUBE FAMILY. Збірник наукових праць Військового інституту Київського національного університету імені Тараса Шевченка(75), 108–118. https://doi.org/10.17721/2519-481X/2022/75-11

У цій статті описано конструкцію та конфігурацію квадрокоптера, здатного перевозити корисне навантаження вагою до 30 кг, на базі польового контролера Pixhawk 2 Cube з прошивкою Arducopter версії 4.1.5 для пристроїв FMUv3. Для забезпечення дальності польоту 10–12 км рекомендується використовувати акумулятор ємністю 44 000 мА·год та корисне навантаження вагою 10–15 кг. Встановлено, що при побудові великогабаритних коптерів перед налаштуванням ПІД-регулятора необхідно попередньо налаштувати параметри, які використовуються ПІД-регулятором. Невиконання цього часто призводить до аварії літального апарата під час першого польоту. Це параметри лінеаризації тяги двигунів, значення прискорення для різних осей та фільтри, що подаються на вхід ПІД-регулятора. Експериментально перевірено стабільність польоту квадрокоптера у вітряну погоду в режимах навігації для прошивки Arducopter вер. 4.1.5. При швидкості вітру до 10 м/с з поривами до 14-15 м/с стабільність польоту була відзначена в автоматичному режимі та в режимі автоматичного повернення до точки старту. Була встановлена висока точність роботи навігаційної системи прошивки Ardupilot при досягненні точки скидання вантажу в автоматичному режимі. Похибка становила не більше 1,0–1,5 м при швидкості вітру 6–7 м/с. Експериментально встановлено ефективність механічної віброізоляції для польових контролерів сімейства Pixhawk Cube. При їх встановленні на раму коптера немає необхідності використовувати механічне віброізолювання. 
Однак, з огляду на низьку частоту коливань рами, спричинених роботою групи гвинтів (близько 30 Гц), необхідно спроектувати раму з частотою власних коливань, що лежить поза цим діапазоном. Розглядається можливість використання програмних динамічних фільтрів з вирізом для зменшення впливу вібрацій від працюючих двигунів на показання акселерометра та гіроскопа. На прикладі рами квадрокоптера довжиною 2000 мм показано, що такі фільтри значно зменшують амплітуду не тільки виявленої основної частоти, але й її гармонік. Розглянуто різні способи налаштування приводів, керованих сервоприводами та реле, для скидання вантажів, перемикання режимів роботи за допомогою відеосистем, увімкнення та вимкнення механізмів розпилення під час використання таких дронів у сільському господарстві.