在 PX4 开源飞控的调试过程中积累了大量实战经验。地面调试是无人机安全飞行的基础,直接决定了后续飞行的稳定性和可靠性。本文将以通俗易懂的方式,系统讲解 PX4 无人机地面调试的完整流程,涵盖机体配平、拉力测试、称重校准、电流监测等核心环节,支援新手避坑,让老手查漏补缺。
一、地面调试准备工作
在动手调试前,我们需要做好充分的准备,包括环境搭建、工具配备和安全防护。地面调试的核心目标是:确保无人机各硬件工作正常、参数配置合理、机械结构稳定,为首次飞行奠定基础。
1.1 调试环境要求
环境要素 | 具体要求 | 重要性 | 注意事项 |
---|---|---|---|
场地面积 | 至少 10m×10m 空旷区域 | ★★★★★ | 远离人群、障碍物、电磁干扰源(如高压电、基站) |
地面条件 | 平坦坚硬(水泥地或地砖) | ★★★★☆ | 避免草地(易缠绕桨叶)、斜坡(影响配平精度) |
天气状况 | 风速<3 级(约 6km/h)、无降水 | ★★★★☆ | 强风会导致拉力测试数据失真 |
电源供应 | 稳定 220V 交流电(调试设备用) | ★★★☆☆ | 配备 UPS 防止断电导致飞控参数丢失 |
电磁环境 | 远离 WiFi 热点、蓝牙设备、对讲机 | ★★★☆☆ | 减少对 GPS 和数传信号的干扰 |
1.2 必备工具清单
工具类别 | 具体工具 | 用途 | 推荐型号 / 规格 |
---|---|---|---|
测量工具 | 电子秤(精度 0.1g,量程 5kg) | 称重、拉力测试 | 香山电子秤(带数据输出功能更佳) |
卷尺 / 激光测距仪 | 测量机架尺寸、重心位置 | 3m 钢卷尺(精度 1mm) | |
水平仪(气泡式 / 电子) | 检查机体水平度 | 30cm 长气泡水平仪 | |
万用表 | 测量电压、电阻、电流 | 福禄克 15B+(精度高,适合弱电测量) | |
拉力计(量程 0-5kg) | 测量电机拉力 | 数显拉力计(带峰值锁定作用) | |
调试设备 | 笔记本电脑(≥8GB 内存) | 运行 QGroundControl | 推荐 13 寸以上(方便查看参数) |
数传电台(如 433MHz/915MHz) | 飞控与地面站通信 | Holybro Telemetry Radio V3 | |
USB 数据线(带屏蔽) | 飞控直连调试 | 1.5m 长(避免拉扯飞控) | |
电池(满电状态) | 给出动力和飞控电源 | 按机型匹配(如 2200mAh 3S 锂电池) | |
安全工具 | 防滑手套 | 安装桨叶时保护手部 | 薄款丁腈手套(防滑且灵活) |
安全绳 / 沙袋 | 固定无人机(测试时) | 2m 长尼龙绳(承重≥5kg) | |
灭火毯 / 干粉灭火器 | 应对电池起火风险 | 车载小型灭火器(ABC 型) | |
辅助工具 | 扎带(各种长度) | 固定线缆、配重 | 5cm/10cm/15cm 尼龙扎带 |
双面胶 / 魔术贴 | 固定传感器、配重块 | 3M 强力双面胶(耐高温) | |
螺丝刀套装 | 拆卸机架、调整部件 | 内六角套装(1.5mm-6mm 常用) | |
备用桨叶、电机、电调 | 应对硬件故障 | 与装机型号一致的备用件 |
1.3 软件环境搭建
PX4 调试的核心软件是 QGroundControl(QGC),这是一款开源地面站软件,支持 Windows、macOS 和 Linux 系统。
1.3.1 QGroundControl 安装步骤
- 下载对应系统的安装包:访问QGroundControl 官网
- 安装过程(以 Windows 为例):
- 双击安装包,选择安装路径(建议默认路径)
- 勾选 "创建桌面快捷方式"
- 点击 "安装",等待完毕后启动软件
- 首次启动设置:
- 选择语言(协助中文)
- 关闭自动更新(避免调试时更新导致中断)
- 调整数传端口:进入 "设置→通信链接→添加链接",选择数传对应的 COM 口,波特率设为 57600(PX4 默认)
1.3.2 飞控固件刷写
在进行地面调试前,需确保飞控已刷写最新稳定版 PX4 固件:
步骤 | 操作详情 | 注意事项 |
---|---|---|
1 | 飞控通过 USB 连接电脑,QGC 自动识别设备 | 确保飞控供电正常(可接电池或 USB 单独供电) |
2 | 进入 QGC"固件" 页面,等待固件列表加载 | 若加载失败,检查网络连接或手动选择固件版本 |
3 | 选择对应机型的固件(如 "Generic Quadcopter") | 避免选择开发版固件(可能存在 bug) |
4 | 点击 "安装",等待刷写达成(约 2-3 分钟) | 刷写过程中不可断开连接,否则可能变砖 |
5 | 固件刷写完成后,飞控自动重启,QGC 表现 "设备已连接" | 首次连接需等待飞控初始化(约 30 秒) |
1.4 安全须知
动力系统测试时,高速旋转的桨叶可能造成伤害,电池短路可能引发火灾。务必遵守以下安全规范:就是无人机调试存在一定风险,尤其
- 所有调试操作前,移除桨叶(除非明确应该带桨测试)
- 带桨测试时,确保周围 5 米内无人,自身站在无人机侧后方(远离桨叶旋转平面)
- 每次测试前检查电池电压(锂电池单体电压低于 3.7V 禁止使用)
- 调试过程中,保持遥控器油门杆在最低位,随时准备切断动力
- 若发现异常声音、烟雾或异味,立即断开电源
- 长发需束起,不穿宽松衣物,避免被桨叶卷入
- 未成年人必须在成人监护下进行调试
- 提前了解当地无人机管理法规,不在禁飞区调试
二、无人机自身称重与分析
准确称重是无人机设计和调试的基础,直接影响动力配置、重心计算和飞行性能。称重不仅要知道无人机的总重量,还要测量各部件重量,为后续配平和拉力测试提供数据支持。
2.1 称重的核心意义
称重目的 | 具体作用 | 影响范围 |
---|---|---|
计算推重比 | 推重比 = 总拉力 ÷ 总重量(建议≥1.5) | 决定无人机的机动性和载重能力 |
确定重心位置 | 重量分布影响配平难度 | 直接关系飞行稳定性,重心偏移会导致漂移 |
验证设计合理性 | 实际重量与设计重量对比 | 判断是否存在冗余重量(如多余线缆、螺丝) |
优化电池配置 | 根据重量选择合适容量的电池 | 影响续航时间和飞行安全性(避免电池过载) |
2.2 称重办法与步骤
2.2.1 总重量测量
准备工作:
- 确保电子秤水平放置,开机校准(放置 1kg 标准砝码,确认读数准确)
- 无人机按飞行状态组装(安装电池、桨叶、相机等所有负载)
- 移除机身多余物品(如调试时的扎带、临时固定物)
测量步骤:
步骤 | 操作细节 | 数据记录示例 |
---|---|---|
1 | 将无人机平稳放置在电子秤中央 | 确保机身水平,四个机臂均匀受力 |
2 | 待读数稳定后记录总重量(W_total) | 1250g |
3 | 重复测量 3 次,取平均值 | (1250+1252+1248)÷3=1250g |
4 | 分别测量 "无电池重量"(W_empty)和 "电池重量"(W_batt) | W_empty=800g,W_batt=450g |
2.2.2 部件重量测量
为了分析重量分布,需单独测量各核心部件的重量:
部件名称 | 测量方法 | 典型重量范围(250 级无人机) | 我的测量值 |
---|---|---|---|
机架 | 拆除所有电子元件后称重 | 150-250g | 180g |
飞控 | 含减震垫和连接线 | 30-50g | 35g |
电调 | 单个电调重量 × 数量(四轴为 4 个) | 15-25g / 个 | 20g×4=80g |
电机 | 单个电机重量 × 数量 | 25-40g / 个 | 30g×4=120g |
桨叶 | 全套桨叶(含正反桨) | 5-10g / 对 | 8g×2=16g |
电池 | 满电状态下测量 | 300-500g(3S 2200mAh) | 450g |
遥控器接收机 | 含天线 | 5-15g | 8g |
数传模块 | 含连接线 | 20-30g | 25g |
相机 / 云台(若有) | 整套设备重量 | 100-300g | 150g |
其他配件 | 线缆、扎带、螺丝等 | 20-50g | 30g |
合计 | 各部件重量总和 | 740-1335g | 800g(无电池) |
注意:测量时需记录所有部件,避免遗漏。若实际总重量与部件总和偏差超过 5%,需检查是否有未计入的部件。
2.2.3 重心测量
无人机平衡的核心,理想情况下应与飞控 IMU(惯性测量单元)的位置重合,或在其正上方 / 正下方(Z 轴方向)。就是重心(Center of Gravity, CG)
测量工具:
- 两根细木棍(或直尺)
- 记号笔
- 水平桌面
测量步骤(以四轴无人机为例):
轴方向 | 测量方法 | 合格标准 | ||
---|---|---|---|---|
X 轴(前后方向) | 1. 找两根平行的木棍,间距略小于机身宽度2. 将无人机平稳放在木棍上,前后移动直到平衡3. 在机身上标记平衡线,此线即为 X 轴重心位置 | 应位于机身几何中心 ±1cm 范围内 | ||
Y 轴(左右方向) | 1. 同样用两根木棍,沿前后方向放置2. 左右移动无人机直到平衡,标记平衡线3. 此线即为 Y 轴重心位置 | 应位于机身几何中心 ±1cm 范围内 | ||
Z 轴(上下方向) | 1. 测量 X/Y 轴重心点到地面的距离(H1)2. 测量飞控 IMU 到地面的距离(H2)3. 计算差值:ΔH= | H1-H2 | ΔH 应≤3cm,越小越好 |
- 数据记录与分析:
- 记录 X 轴重心坐标(距离机头的距离):例如 25cm(机头为 0 点)
- 记录 Y 轴重心坐标(距离机身左侧的距离):例如 18cm(左侧为 0 点)
- 若重心偏移超标,需通过调整部件位置(如移动电池、增加配重)修正
2.3 称重数据的应用
2.3.1 推重比计算
推重比是无人机动力性能的核心指标,计算公式:
plaintext
推重比 = 总拉力(所有电机全速运行时的拉力和)÷ 总重量
无人机类型 | 推荐推重比 | 应用场景 |
---|---|---|
航拍无人机 | 1.5-2.0 | 注重续航,稳定性优先 |
穿越机 | 3.0-5.0 | 追求机动性,快速响应 |
载重无人机 | 2.0-3.0 | 兼顾载重能力和稳定性 |
以我的无人机为例:
- 总重量 W_total=1250g
- 单个电机全速拉力 = 450g(后续拉力测试会详细测量)
- 总拉力 = 450g×4=1800g
- 推重比 = 1800÷1250=1.44(略低于推荐值,需优化)
2.3.2 重量优化方向
若称重后发现重量过大或分布不合理,可从以下方面优化:
优化方向 | 具体措施 | 预期减重效果 | 注意事项 |
---|---|---|---|
机架轻量化 | 更换碳纤维材质机架(替代玻璃纤维) | 减重 30-50g | 确保强度满足需求 |
线缆整理 | 剪短多余线缆,捆扎固定 | 减重 10-20g | 避免线缆过短影响部件安装 |
减少冗余配件 | 移除不必要的 LED 灯、装饰件等 | 减重 5-15g | 保留必要的安全警示灯 |
电池选择 | 选用高能量密度电池(如锂聚合物电池) | 相同容量减重 10-15% | 注意电池放电倍率是否满足动力需求 |
电机电调优化 | 选用高效率电机(如无刷电机 Kv 值匹配桨叶) | 不直接减重,但提升拉力效率 | 需重新测试拉力和电流 |
提示:重量优化需平衡性能和安全性,不可为减重牺牲结构强度或必要作用。
三、机体配平调试
机体配平是确保无人机在无操控输入时能保持稳定悬停的关键。即使重心测量合格,仍需通过实际调试验证配平效果,因为重量分布的细微差异可能导致飞行时的偏移。
3.1 配平的核心原理
无人机配平的本质是让升力的合力通过重心,避免产生额外力矩。当配平不佳时,飞控需要持续输出控制量来抵消偏移,导致电机负载不均、续航缩短,甚至引发震荡。
配平状态 | 表现特征 | 对飞行的影响 |
---|---|---|
完美配平 | 无操控输入时,无人机保持水平悬停 | 飞控负载小,续航长,稳定性好 |
前倾 | 无操控时向前漂移,飞控需持续输出后仰力矩 | 前电机负载大,可能过热 |
后仰 | 无操控时向后漂移,飞控需持续输出前倾力矩 | 后电机负载大,能耗增加 |
左倾 | 无操控时向左漂移,飞控需持续输出右倾力矩 | 左电机负载大,影响姿态精度 |
右倾 | 无操控时向右漂移,飞控需持续输出左倾力矩 | 右电机负载大,可能导致动力不足 |
3.2 静态配平调试(无动力状态)
静态配平是在无人机断电状态下,凭借物理调整确保机身水平,重心符合设计要求。
3.2.1 水平度检查
- 工具:气泡水平仪(长条形,精度 0.5mm/m)
- 步骤:
检查方向 | 操作方法 | 合格标准 | 调整措施 |
---|---|---|---|
前后水平 | 将水平仪放在机身前后方向的横梁上 | 气泡居中(偏差≤1 格) | 若前倾:增加尾部配重或前移电池若后仰:增加头部配重或后移电池 |
左右水平 | 将水平仪放在机身左右方向的横梁上 | 气泡居中(偏差≤1 格) | 若左倾:增加右侧配重或右移电池若右倾:增加左侧配重或左移电池 |
对角线水平 | 检查两个对角机臂的高度差 | 高度差≤2mm | 调整机臂固定螺丝,确保机架无变形 |
- 常见问题及解除:
问题现象 | 可能原因 | 解决方法 |
---|---|---|
机身扭曲 | 机架螺丝松动或运输中变形 | 重新紧固螺丝,必要时更换机架 |
水平仪放置不稳 | 机身表面不平整 | 找平整位置放置,或用胶带固定水平仪 |
多次调整仍偏差 | 配重位置不当 | 计算所需配重量,选择合适位置(远离重心处效率更高) |
3.2.2 重心微调
静态配平后,需再次验证重心位置(方法同 2.2.3),若仍有偏移,凭借以下方式微调:
偏移方向 | 调整方法 | 配重量计算(示例) |
---|---|---|
X 轴前倾(重心偏前) | 1. 后移电池(每移动 1cm 可减少约 5% 的偏移量)2. 在机尾增加配重 | 若需平衡 50g 的前倾,可在机尾 10cm 处加 5g 配重(力矩平衡:50g×1cm=5g×10cm) |
X 轴后仰(重心偏后) | 1. 前移电池2. 在机头增加配重 | 机头安装相机可有效解决后仰问题 |
Y 轴左偏 | 1. 右移电池或飞控2. 在右侧机臂增加配重 | 避免在单个机臂加过重配重(可能导致机架变形) |
Y 轴右偏 | 1. 左移电池或飞控2. 在左侧机臂增加配重 | 优先调整电池位置(重量大,调整效率高) |
提示:配重材料推荐使用铅块(密度大,体积小),用双面胶固定在机身内部,避免影响气动性能。
3.3 动态配平调试(有动力状态)
静态配平合格后,需进行动态配平测试,模拟飞行时的受力状态(电机旋转产生的反扭矩可能影响平衡)。
3.3.1 悬停测试准备
准备项目 | 操作细节 | 安全措施 |
---|---|---|
场地选择 | 室内无风环境或室外微风环境(风速<2m/s) | 清理场地,移除地面杂物 |
设备检查 | 1. 安装桨叶(确保正反正确)2. 电池满电,电压≥11.1V(3S 电池)3. 遥控器校准完成,油门杆在最低位 | 桨叶安装前检查是否有裂纹 |
飞控设置 | 1. 进入 QGC"飞行模式",选择 "稳定模式"(Stabilized)2. 关闭所有辅助飞行功能(如 GPS 定位、 altitude hold) | 记录当前参数,方便后续恢复 |
固定措施 | 用安全绳将无人机对角固定(留约 30cm 活动空间) | 安全绳强度需≥2 倍无人机重量 |
3.3.2 低油门动态测试
- 测试步骤:
步骤 | 操作要点 | 观察指标 |
---|---|---|
1 | 解锁无人机(按遥控器解锁流程) | 电机启动是否平稳,有无异常噪音 |
2 | 缓慢推油门,使无人机离地约 5-10cm | 观察机身是否水平,有无明显倾斜 |
3 | 保持油门不变,持续 10 秒 | 记录机身偏移方向(前 / 后 / 左 / 右) |
4 | 缓慢降低油门,使无人机着陆,上锁 | 观察着陆是否平稳 |
5 | 否一致就是重复测试 3 次,确认偏移方向 | 排除偶然因素影响 |
- 数据记录与分析:
测试次数 | 离地高度 | 偏移方向 | 偏移距离(10 秒内) | 初步判断 |
---|---|---|---|---|
1 | 8cm | 向前 | 15cm | 可能前倾 |
2 | 7cm | 向前 | 12cm | 确认前倾 |
3 | 9cm | 向前 | 14cm | 需调整配平 |
3.3.3 动态配平调整方法
根据动态测试结果,按以下优先级调整:
调整方式 | 适用场景 | 操作步骤 | 效果评估 |
---|---|---|---|
物理配重调整 | 偏移量<20cm/10 秒 | 按静态配平方法增加反向配重 | 调整后重复测试,偏移量应减少 50% 以上 |
电机输出校准 | 偏移量 20-50cm/10 秒 | 1. 进入 QGC"参数" 页面2. 搜索 "MC_MOT_*_TRIM"(* 为电机编号)3. 对偏移方向的反方向电机增加微调值(每次 + 5) | 每增加 10 单位微调,可减少约 10% 的偏移 |
飞控安装位置调整 | 偏移量>50cm/10 秒 | 松开飞控固定螺丝,向偏移反方向移动 1-2mm | 调整后需重新校准传感器 |
机架变形修正 | 机身明显倾斜 | 检查机臂是否弯曲,必要时更换机架 | 彻底解决结构性偏移问题 |
注意:电机输出微调(MC_MOT_*_TRIM)的范围是 - 100 至 + 100,过大的微调值(超过 50)可能导致电机输出不均,优先通过物理调整处理。
3.4 特殊机型的配平要点
不同类型的无人机(如固定翼、多旋翼、直升机)配平方法不同,以下是常见机型的特殊注意事项:
机型 | 配平重点 | 调试技巧 |
---|---|---|
四轴(X 模式) | 确保四个电机到重心的距离相等 | 对角线电机的拉力差应≤5% |
六轴 / 八轴 | 关注对称电机的输出一致性 | 可通过 QGC 的电机测试功能单独检查 |
固定翼 | 重点调整重心前后位置(影响俯仰稳定性) | 通常重心应位于机翼前缘后约 25-30% 翼弦处 |
直升机 | 主旋翼与尾旋翼的力矩平衡 | 需调整尾桨拉力,抵消主旋翼反扭矩 |
以固定翼无人机为例,其重心调整步骤:
- 计算机翼平均弦长(前缘到后缘的距离)
- 标记重心基准点(通常为弦长的 25% 处)
- 调整电池位置,使重心与基准点重合
- 试飞时若出现低头趋势,说明重心偏前,需后移重心;若抬头则相反
四、单电机性能测试与电流监测
否正常工作,以及与桨叶、电调的匹配度。就是电机是无人机的动力核心,单电机的性能直接影响整体飞行表现。通过测试单电机的拉力、电流、转速等参数,可判断电机
4.1 单电机测试的核心指标
测试指标 | 定义 | 重要性 | 测量工具 |
---|---|---|---|
空载电流 | 电机无桨叶时的电流(不同油门下) | 反映电机自身效率,空载电流过大说明电机故障 | 万用表、电流传感器 |
带桨电流 | 安装桨叶时的电流(不同油门下) | 评估电机负载能力,判断是否匹配电池放电能力 | 功率计、飞控自带电流计 |
拉力 | 电机产生的升力(不同油门下) | 计算推重比的基础数据,决定无人机载重能力 | 拉力计 |
转速 | 电机每分钟旋转次数(RPM) | 与桨叶配合决定拉力大小,转速异常影响稳定性 | 转速计、QGC 参数(通过电调反馈) |
响应速度 | 电机从怠速到目标转速的时间 | 影响飞控控制精度,响应慢会导致姿态滞后 | 高速摄像机、示波器(专业测试) |
4.2 单电机测试准备
4.2.1 测试环境搭建
设备 | 连接方式 | 调试设置 |
---|---|---|
飞控 | 1. 通过数传或 USB 连接 QGC2. 确保电调信号线正确连接到飞控电机接口 | 1. 禁用安全保护(如 "MC_SAFETY_EN" 设为 0)2. 设置电机测试模式("MC_TEST_MODE" 设为 1) |
电机与电调 | 1. 电机连接电调输出端(三相线,无正负极)2. 电调信号线连接飞控对应通道(如 M1-M4) | 1. 电调校准完毕(确保油门行程匹配)2. 电机桨叶正确安装(注意正反桨) |
电源 | 电池通过 XT60/XT30 接口连接电调输入端 | 电池满电(3S 电池电压 12.6V),记录初始电压 |
测量设备 | 1. 拉力计固定在地面,挂钩连接电机轴(或桨叶中心)2. 电流传感器串联在电池与电调之间 | 拉力计归零,电流传感器校准(确保读数准确) |
固定装置 | 电机固定在机架上,机架用重物压紧(避免测试时移动) | 固定强度需能承受电机最大拉力的 1.5 倍 |
4.2.2 安全防护措施
单电机测试时,桨叶高速旋转,电流可能瞬间增大,需特别注意安全:
- 测试人员需佩戴护目镜和防滑手套
- 电机旋转平面内禁止有任何障碍物(包括手部)
- 每次测试前检查桨叶安装是否牢固(顺时针旋转的桨叶需顺时针拧紧)
- 设置最大油门限制(通过 QGC 设置 "MC_TEST_THROTTLE" 上限为 70%,避免全速测试时失控)
- 准备断电开关,紧急情况下可飞快切断电源
4.3 单电机空载测试(无桨叶)
空载测试用于检测电机和电调的基本工作状态,排除硬件故障。
4.3.1 测试步骤
- 移除电机上的桨叶
- 连接所有设备,启动 QGC,解锁无人机
- 通过 QGC 的 "电机测试" 能力,逐档增加油门(从 10% 到 100%,每档停留 5 秒)
- 记录每档油门对应的电流、电压和电机状态
4.3.2 材料记录与分析
油门百分比 | 电压(V) | 电流(A) | 电机状态(声音、振动) | 正常范围参考 |
---|---|---|---|---|
10% | 12.5 | 0.3 | 轻微振动,无杂音 | 电流 0.2-0.5A,无异常声音 |
20% | 12.4 | 0.5 | 平稳旋转,振动小 | 电流 0.4-0.8A |
30% | 12.3 | 0.8 | 无明显异常 | 电流 0.7-1.2A |
40% | 12.2 | 1.2 | 旋转平稳 | 电流 1.0-1.5A |
50% | 12.1 | 1.6 | 无杂音 | 电流 1.5-2.0A |
60% | 12.0 | 2.0 | 振动轻微增大 | 电流 1.8-2.5A |
70% | 11.9 | 2.5 | 无异常 | 电流 2.3-3.0A |
80% | 11.8 | 3.0 | 声音略大,无杂音 | 电流 2.8-3.5A |
90% | 11.7 | 3.5 | 振动正常 | 电流 3.3-4.0A |
100% | 11.6 | 4.0 | 无异常噪音 | 电流 3.8-4.5A |
电机轴承磨损、绕组短路或电调故障,需更换对应部件。就是分析:若某一档位电流明显偏高(超过正常范围 50%)或电机有异响、卡顿,可能
4.4 单电机带桨测试与电流监测
带桨测试是最接近实际飞行状态的测试,需记录不同油门下的拉力和电流,评估电机 - 桨叶 - 电调的匹配性能。
4.4.1 测试步骤
- 安装合适的桨叶(如四轴常用的 5045 桨,即直径 5 英寸,螺距 4.5 英寸)
- 确保桨叶方向正确(顺时针旋转电机配 CW 桨,逆时针配 CCW 桨)
- 将拉力计挂钩连接到桨叶保护罩或电机固定架(确保拉力方向垂直地面)
- 重复空载测试的油门调节步骤,记录每档的拉力、电流、电压
4.4.2 数据记录与分析(以 5045 桨为例)
油门百分比 | 电压(V) | 电流(A) | 拉力(g) | 效率(g/A) | 备注 |
---|---|---|---|---|---|
10% | 12.5 | 0.8 | 50 | 62.5 | 拉力较小,效率低 |
20% | 12.4 | 1.5 | 150 | 100.0 | 效率提升明显 |
30% | 12.3 | 2.3 | 280 | 121.7 | 效率较高区间 |
40% | 12.2 | 3.2 | 420 | 131.3 | 常用悬停区间 |
50% | 12.1 | 4.3 | 580 | 134.9 | 效率峰值 |
60% | 12.0 | 5.5 | 720 | 130.9 | 拉力增长放缓 |
70% | 11.9 | 6.8 | 850 | 125.0 | 电流增长加快 |
80% | 11.8 | 8.2 | 960 | 117.1 | 效率下降 |
90% | 11.7 | 9.7 | 1050 | 108.2 | 接近最大拉力 |
100% | 11.6 | 11.3 | 1120 | 99.1 | 效率较低,不建议长时间应用 |
效率计算:效率(g/A)= 拉力(g)÷ 电流(A),该值越高说明电机系统效率越好。
4.4.3 电流异常分析
若带桨测试中电流明显偏高或波动大,可能原因及解决办法:
异常现象 | 可能原因 | 解决方法 |
---|---|---|
低油门时电流过大 | 桨叶安装过紧、轴承卡顿 | 重新安装桨叶,润滑轴承 |
高油门时电流骤增 | 桨叶变形、电调功率不足 | 更换新桨叶,升级更高电流的电调(如 30A 换 40A) |
电流波动超过 ±0.5A | 电调信号线接触不良、电机绕组虚焊 | 重新插拔信号线,检查电机焊点 |
同一油门下电流比其他电机高 20% 以上 | 电机老化、桨叶不匹配 | 更换电机,确保所有电机使用同型号桨叶 |
4.5 电机一致性测试
多旋翼无人机要求各电机性能一致(尤其是对称位置的电机),否则会导致飞行时受力不均。
4.5.1 测试方法
- 对所有电机进行相同条件的带桨测试(同一批次桨叶、相同电池电压)
- 记录各电机在 50% 油门时的电流和拉力(此区间效率最高,最具代表性)
- 计算差异率:差异率 =(最大值 - 最小值)÷ 平均值 ×100%
4.5.2 素材对比与标准
电机编号 | 50% 油门电流(A) | 50% 油门拉力(g) | 与平均值偏差 |
---|---|---|---|
M1 | 4.2 | 570 | 电流 - 2.3%,拉力 - 1.7% |
M2 | 4.3 | 580 | 电流 0%,拉力 0% |
M3 | 4.4 | 590 | 电流 2.3%,拉力 1.7% |
M4 | 4.3 | 585 | 电流 0%,拉力 0.9% |
平均值 | 4.3 | 581.25 | - |
差异率 | 4.7% | 3.4% | 均符合标准 |
合格标准:
- 电流差异率≤5%
- 拉力差异率≤5%
- 若超过标准,需更换性能差异大的电机或桨叶
4.6 电机与桨叶匹配性分析
不同型号的桨叶对电机性能影响显著,需根据电机参数(如 Kv 值)选择合适的桨叶。
电机 Kv 值(RPM/V) | 推荐桨叶尺寸(英寸) | 适用场景 | 50% 油门典型拉力(g) |
---|---|---|---|
2200 | 5030(5×3) | 穿越机(高转速,高机动性) | 450-550 |
1800 | 5045(5×4.5) | 航拍机(平衡拉力和效率) | 550-650 |
1500 | 6045(6×4.5) | 载重机(大拉力,低转速) | 650-750 |
1200 | 7050(7×5) | 大载重或长续航 | 750-900 |
提示:Kv 值是电机每伏电压下的空载转速,Kv 值越高,转速越快但拉力增长有限;Kv 值越低,适合搭配大尺寸桨叶,能产生更大拉力但转速较低。
五、全速拉力测试与动力系统验证
全速拉力测试是地面调试中最关键的环节之一,直接验证无人机的最大动力输出能力,确保满足飞行安全要求。通过测试可获取总拉力、功耗、电压降等关键数据,为后续飞行参数调整提供依据。
5.1 全速拉力测试的核心目的
测试目标 | 具体意义 | 安全阈值 |
---|---|---|
验证推重比 | 确保无人机能正常起飞、爬升和应对突发情况 | 推重比≥1.5(航拍机),≥2.0(穿越机) |
评估电池性能 | 测试电池在大电流下的电压稳定性,避免过放 | 最低电压≥3.5V / 单体(锂电池) |
检查动力系统协同性 | 多电机同时工作时的同步性和负载均衡 | 各电机电流差≤10% |
验证散热能力 | 长时间高负荷运行时,电机和电调的温度变化 | 电机温度≤60℃,电调温度≤80℃ |
5.2 全速拉力测试准备
5.2.1 设备连接与固定
设备 | 连接要求 | 固定方式 |
---|---|---|
无人机整机 | 安装所有飞行部件(电池、桨叶、传感器等) | 1. 用高强度支架固定在拉力计上2. 确保无人机水平,拉力方向垂直地面3. 固定点位于重心处,避免产生力矩 |
拉力计 | 连接无人机底部或起落架 | 1. 拉力计量程≥1.5 倍预估总拉力2. 固定在地面(可用沙袋加压),避免测试时移动 |
功率计 | 串联在电池与飞控 / 电调之间 | 1. 确保功率计能承受最大电流(如 60A)2. 记录电压、电流、功率数据 |
温度传感器 | 贴在电机外壳和电调表面 | 1. 使用非接触式红外测温仪或热电偶2. 传感器与被测表面紧密接触(用胶带固定) |
数据记录设备 | 连接功率计和温度传感器 | 1. 用笔记本电脑实时记录数据(推荐 Excel 或专用测试软件)2. 准备秒表记录时间 |
5.2.2 安全措施强化
全速测试时,电机和电调处于满负荷状态,风险较高,需额外采取以下安全措施:
- 测试区域扩大至 20m×20m,设置警戒线,禁止无关人员进入
- 无人机下方禁止站人(防止桨叶脱落伤人)
- 准备备用电池(满电),避免测试中断
- 电调散热:若电调无散热片,可临时加装散热风扇(测试时对准电调吹风)
- 电池保护:将电池放在防火袋中,避免短路起火
- 紧急停机方案:提前设置遥控器紧急熄火开关(需在 QGC 中配置)
5.3 全速拉力测试步骤
5.3.1 分步测试流程
阶段 | 操作步骤 | 测试时长 | 观察重点 |
---|---|---|---|
预测试(30% 油门) | 1. 解锁无人机2. 推油门至 30%,保持 10 秒3. 记录电流、电压、拉力 | 10 秒 | 各电机是否同步,有无异常振动 |
中速测试(50% 油门) | 1. 推油门至 50%,保持 30 秒2. 测量电机和电调温度3. 记录信息 | 30 秒 | 拉力是否稳定,电压下降是否正常(≤0.5V) |
高速测试(80% 油门) | 1. 推油门至 80%,保持 30 秒2. 持续监测温度(每 10 秒一次)3. 记录数据 | 30 秒 | 温度上升速度,有无异味或烟雾 |
全速测试(100% 油门) | 1. 推油门至 100%,保持 10 秒(首次测试)2. 记录最大拉力、峰值电流3. 缓慢降低油门至 0,上锁 | 10 秒 | 最大拉力值,电池电压是否过低 |
持续测试(70% 油门) | 1. 重新解锁,推油门至 70%(模拟悬停状态)2. 保持 2 分钟,记录资料3. 观察温度变化趋势 | 2 分钟 | 否波动就是温度是否稳定(不再上升),电流 |
5.3.2 数据记录表格
测试阶段 | 油门(%) | 电压(V) | 总电流(A) | 总拉力(g) | 电机温度(℃) | 电调温度(℃) | 备注 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
预测试 | 30 | 12.3 | 12.5 | 3500 | 35 | 40 | 稳定 |
中速测试 | 50 | 12.0 | 21.0 | 5800 | 45 | 55 | 无异常 |
高速测试 | 80 | 11.5 | 32.0 | 7800 | 55 | 70 | 温度上升正常 |
全速测试 | 100 | 11.0 | 45.0 | 9200 | 60 | 80 | 达到最大拉力 |
持续测试(1 分钟) | 70 | 11.8 | 26.0 | 6500 | 52 | 65 | 温度稳定 |
持续测试(2 分钟) | 70 | 11.7 | 26.5 | 6400 | 53 | 66 | 无明显变化 |
5.4 测试数据综合分析
5.4.1 推重比验证
以测试数据为例:
- 无人机总重量 W=6200g(含电池和负载)
- 最大总拉力 F=9200g
- 推重比 = F/W=9200÷6200≈1.48
分析:推重比略低于推荐的 1.5,需优化。可能的优化方向:
- 更换更大尺寸的桨叶(如从 6045 换为 7045)
- 提升电池电压(如 3S 换 4S,需电机和电调支撑)
- 减轻无人机重量(移除不必要的配件)
5.4.2 电池性能评估
指标 | 测试结果 | 合格标准 | 分析 |
---|---|---|---|
初始电压(3S) | 12.6V | ≥12.4V | 合格 |
全速时最低电压 | 11.0V | ≥10.5V(3.67V / 单体) | 合格,电压降 1.6V 属正常范围 |
2 分钟持续测试后电压 | 11.7V | ≥11.1V(3.7V / 单体) | 合格,电池容量充足 |
最大放电电流 | 45A | 电池放电倍率 × 容量 = 20C×2.2Ah=44A | 略超电池最大放电电流(45A>44A),需注意避免长时间全速运行 |
5.4.3 温度分析
部件 | 初始温度(℃) | 最高温度(℃) | 温升(℃) | 安全阈值(℃) | 分析 |
---|---|---|---|---|---|
电机 | 25 | 60 | 35 | 60 | 达到阈值,需注意散热(可加装散热片) |
电调 | 25 | 80 | 55 | 80 | 达到阈值,建议更换带散热片的电调 |
电池 | 25 | 38 | 13 | 45 | 正常,温升在安全范围内 |
散热优化建议:
- 电机:在外壳粘贴铜质散热片,增加散热面积
- 电调:选择带散热片的型号,安装时远离其他发热部件
- 飞行策略:避免长时间全速飞行,单次全速时间不超过 5 秒
5.4.4 动力系统协同性
通过对比各电机的电流(需在飞控参数中查看单电机电流):
电机 | 50% 油门电流(A) | 80% 油门电流(A) | 100% 油门电流(A) | 与平均值偏差 |
---|---|---|---|---|
M1 | 5.2 | 8.1 | 11.3 | 1.8% |
M2 | 5.1 | 8.0 | 11.1 | 0% |
M3 | 5.3 | 8.2 | 11.5 | 3.6% |
M4 | 5.2 | 8.1 | 11.2 | 0.9% |
平均值 | 5.2 | 8.1 | 11.3 | - |
分析:各电机电流偏差均≤5%,协同性良好,无需调整。
5.5 不同电池状态下的拉力对比
电池电压对拉力影响显著,测试不同电量下的拉力变化,可预测实际飞行中的性能衰减:
电池电量(%) | 电压(V) | 50% 油门拉力(g) | 100% 油门拉力(g) | 与满电时拉力比 |
---|---|---|---|---|
100(满电) | 12.6 | 5800 | 9200 | 100% |
80 | 12.2 | 5600 | 8800 | 95.7% |
60 | 11.8 | 5300 | 8200 | 89.1% |
40 | 11.4 | 4900 | 7500 | 81.5% |
20 | 11.0 | 4500 | 6800 | 73.9% |
结论:当电量低于 40% 时,拉力下降明显(低于满电的 85%),建议此时尽快返航,避免动力不足。
六、传感器校准与参数配备
传感器是无人机感知环境的 "眼睛",其精度直接影响飞控的控制效果。地面调试中必须对所有传感器进行严格校准,同时配置合理的飞行参数。
6.1 传感器校准的重要性
传感器 | 功能 | 校准不当的影响 | 校准频率 |
---|---|---|---|
加速度计(ACC) | 测量加速度和姿态角 | 悬停时漂移、无法保持水平 | 首次装机必做,更换机架后重做 |
陀螺仪(GYRO) | 测量角速度 | 飞行时抖动、姿态不稳定 | 每次上电自动校准,异常时手动校准 |
磁罗盘(MAG) | 测量航向角(方位) | 指南针漂移、返航方向错误 | 每次更换飞行场地后建议校准 |
气压计(BARO) | 测量高度 | 高度跳变、无法定高 | 首次装机必做,定期检查(每月 1 次) |
GPS | 给出位置和速度信息 | 定位不准、失控、无法返航 | 无需校准,但需检查信号质量 |
空速计(可选) | 测量飞行速度 | 固定翼失速、速度控制不准 | 首次装机必做,每次飞行前检查 |
6.2 传感器校准步骤(基于 QGroundControl)
6.2.1 加速度计校准
准备工作:
- 确保无人机放置在水平、坚硬的表面上
- 断开数传,用 USB 线连接飞控(避免无线干扰)
- 移除所有可能影响平衡的配件(如相机云台)
校准流程:
步骤 | 操作细节 | 示意图(文字描述) |
---|---|---|
1 | 进入 QGC"设置→传感器→加速度计",点击 "校准" | - |
2 | 按提示将无人机放置在 6 个不同姿态(水平朝上、水平朝下、左侧朝上、右侧朝上、机头朝上、机尾朝上) | 每个姿态需保持平稳,直到 QGC 提示切换 |
3 | 每个姿态保持 2-3 秒,等待进度条完成 | 若失败,检查是否在水平表面操作,重试 |
4 | 所有姿态完成后,QGC 显示 "校准成功" | 记录校准后的参数(如 ACC_SCALE) |
6.2.2 陀螺仪校准
陀螺仪校准相对轻松,重要是消除零漂:
- 进入 QGC"设置→传感器→陀螺仪",点击 "校准"
- 保持无人机静止不动(放在水平表面)
- 等待 10-20 秒,校准自动完成
- 若失败,检查环境是否有振动(如风扇、地面震动),移至更稳定的位置重试
6.2.3 磁罗盘校准
磁罗盘易受周围磁场干扰(如金属、电机),校准需特别注意:
准备工作:
- 将无人机移至远离金属物体的地方(至少 3 米外)
- 移除身上的金属物品(如钥匙、手表)
- 确保电池已安装(模拟实际飞行状态)
校准流程:
步骤 | 操作细节 | 注意事项 |
---|---|---|
1 | 进入 QGC"设置→传感器→磁罗盘",选择 "内部磁罗盘"(若有外部罗盘也需校准) | 若无人机有机载金属部件,建议采用外部磁罗盘并远离电机 |
2 | 点击 "校准",按提示进行两个动作: a. 水平旋转无人机 360 度(保持水平) b. 垂直旋转无人机 360 度(机头朝下或朝上) | 旋转时速度适中(约 10 秒一圈),确保覆盖所有方向 |
3 | 校准过程中,QGC 会显示磁场强度变化,避免进入强磁场区域 | 若提示 "磁场干扰",需更换校准地点 |
4 | 完成后显示 "校准成功",记录磁偏角(MAG_DECLINATION) | 磁偏角应与当地实际值一致(可通过地图查询) |
6.2.4 气压计校准
气压计校准主要是消除环境气压变化的影响:
- 进入 QGC"设置→传感器→气压计",点击 "校准"
- 保持无人机静止,避免气流(如风扇直吹)
- 等待 5-10 秒,校准自动完成
- 校准后检查 "BARO_OFFSET" 参数是否在合理范围(通常为 0±50)
6.3 关键飞行参数配置
PX4 有上千个参数,大部分可使用默认值,但以下关键参数需根据实际情况调整:
参数类别 | 参数名称 | 含义 | 推荐值(四轴航拍机) | 调整方法 |
---|---|---|---|---|
基本配置 | SYS_AUTOSTART | 机型配置文件 | 4010(通用四轴 X 模式) | 根据实际机型选择,如六轴为 4030 |
MAV_TYPE | 无人机类型 | 2(多旋翼) | 固定翼设为 1,直升机设为 20 | |
动力系统 | MC_MOT_SPIN_MIN | 电机最小转速(%) | 10 | 过低可能导致电机停转,过高浪费电量 |
MC_MOT_SPIN_MAX | 电机最大转速(%) | 100 | 一般保持默认,特殊情况可限制(如 80) | |
BAT_N_CELLS | 电池电芯数 | 3(3S 电池) | 根据实际电池调整(4S 设为 4) | |
BAT_V_EMPTY | 电池空电电压(V) | 10.5(3S) | 单体 3.5V,保护电池避免过放 | |
姿态控制 | MC_ROLL_P | 横滚比例增益 | 6.0 | 增大可提高响应速度,过大会抖动 |
MC_PITCH_P | 俯仰比例增益 | 6.0 | 与横滚增益保持一致,确保对称性 | |
MC_YAW_P | 偏航比例增益 | 4.0 | 通常低于横滚 / 俯仰增益 | |
位置控制 | POS_Z_P | 高度比例增益 | 1.0 | 影响定高精度,过大会导致高度震荡 |
MPC_XY_VEL_MAX | 水平最大速度(m/s) | 5.0 | 航拍机建议 3-5m/s,穿越机可设 10m/s 以上 | |
安全设置 | MPC_LAND_SPEED | 着陆速度(m/s) | 0.5 | 过小延长着陆时间,过大会导致硬着陆 |
RTL_DESCEND_ALT | 返航下降高度(m) | 30 | 低于此高度后开始下降,根据场地调整 |
6.3.1 参数调整原则
- 小步调整:每次调整不超过 10%,观察效果后再继续
- 对称性:横滚和俯仰的参数应保持一致(除非机架不对称)
- 记录备份:调整前导出参数文件(QGC"参数→导出"),以便出错时恢复
- 分阶段:先调姿态参数,再调位置参数,最后调高级功能参数
6.4 遥控器校准与通道映射
遥控器是人机交互的核心,必须确保各通道响应准确、线性良好。
6.4.1 遥控器校准步骤
- 进入 QGC"设置→遥控器",点击 "校准"
- 按提示操作:
- 移动所有摇杆到极限位置(上下左右)
- 拨动所有开关(确保每个位置都被识别)
- 旋转旋钮(如有)
- 校准完成后,检查各通道的响应是否线性(无跳跃)
- 设置失控保护:在 "失控保护" 页面,选择 "返航" 或 "降落"
6.4.2 通道映射安装
确保遥控器通道与飞控功能正确对应:
通道 | 功能 | 推荐设置 | 备注 |
---|---|---|---|
CH1 | 横滚(Roll) | 右摇杆左右 | 中立位置应对应 0 点 |
CH2 | 俯仰(Pitch) | 右摇杆上下 | 上推为机头下俯 |
CH3 | 油门(Throttle) | 左摇杆上下 | 最低位为 0,最高位为 100% |
CH4 | 偏航(Yaw) | 左摇杆左右 | 右拨为机头右转 |
CH5 | 飞行模式切换 | 三档开关 | 对应稳定模式、定高模式、GPS 模式 |
CH6 | 辅助功能 | 两档开关 | 可设为自稳 / 手动切换 |
提示:通道映射完成后,需测试各功能是否正常,确保油门在最低位时才能解锁无人机(安全设置)。
七、预飞检查清单与常见问题排查
搞定上述所有调试后,正式飞行前需进行全面检查,确保无遗漏问题。同时,了解常见故障的排查方法,可快速解决调试中遇到的问题。
7.1 预飞检查清单(Pre-flight Checklist)
检查类别 | 检查项目 | 检查方法 | 合格标准 |
---|---|---|---|
机械结构 | 机架螺丝 | 用螺丝刀检查所有螺丝 | 机臂和电机固定螺丝就是无松动,尤其 |
桨叶 | 目视检查,用手轻拧 | 无裂纹、变形,安装牢固(顺时针桨顺时针拧紧) | |
起落架 | 按压测试强度 | 无晃动,能支撑机身重量 | |
线缆连接 | 检查所有连接线 | 无松动、磨损,插头完全插入 | |
动力系统 | 电池 | 测量电压,检查外观 | 电压≥11.1V(3S),无鼓包、漏液 |
电机 | 手动旋转,听声音 | 转动顺畅,无卡顿、异响 | |
电调 | 目视检查,闻气味 | 无烧焦味,电容无鼓包 | |
电子系统 | 飞控 | 通电后观察指示灯 | 指示灯正常闪烁(如 PX4 的 RGB 灯蓝色常亮表示就绪) |
传感器 | QGC 中查看内容 | 陀螺仪、加速度计数据稳定,无跳变 | |
GPS | 查看卫星数量和信号质量 | 卫星数≥8,信号强度≥30 | |
遥控器 | 操作各摇杆和开关 | 所有通道响应正常,失控保护有效 | |
软件设置 | 飞行模式 | 切换模式,观察 QGC 呈现 | 模式切换顺畅,无延迟 |
参数 | 检查关键参数 | 与推荐值一致,无错误配置 | |
日志记录 | 确认日志功能开启 | QGC"日志" 页面显示 "正在记录" | |
环境安全 | 天气 | 观察风速、降水 | 风速<3 级,无雨、无雾 |
场地 | 检查周围环境 | 无障碍物、人群、电磁干扰源 | |
空域 | 确认飞行区域合法性 | 不在禁飞区,已获得飞行许可(如需) |
7.2 常见问题排查与解决
7.2.1 动力系统挑战
问题现象 | 可能原因 | 排查步骤 | 解决方法 |
---|---|---|---|
电机不转 | 1. 电调未供电2. 信号线接触不良3. 电机故障 | 1. 检查电池连接,测量电调输入端电压2. 重新插拔电调信号线3. 更换电机测试 | 1. 修复供电线路2. 更换信号线3. 更换故障电机 |
电机转向错误 | 1. 桨叶装反2. 电机三相线接错3. 电调参数设置错误 | 1. 检查桨叶正反(CW/CCW)2. 调换任意两根电机三相线3. 在 QGC 中检查 "MC_MOT_DIR" 参数 | 1. 正确安装桨叶2. 调整三相线连接3. 修改转向参数 |
电机转速忽高忽低 | 1. 遥控器油门通道干扰2. 电调故障3. 电池电压不足 | 1. 更换遥控器电池,远离干扰源2. 更换电调测试3. 测量电池电压,更换满电电池 | 1. 消除干扰,更换遥控器2. 更换电调3. 启用满电电池 |
7.2.2 传感器困难
问题现象 | 可能原因 | 排查步骤 | 解决方法 |
---|---|---|---|
加速度计校准失败 | 1. 表面不水平2. 传感器故障3. 飞控震动过大 | 否老化就是1. 用水平仪检查表面2. 更换飞控测试3. 检查减震垫 | 1. 在水平表面校准2. 维修或更换飞控3. 更换减震垫 |
磁罗盘漂移严重 | 1. 周围有磁场干扰2. 磁罗盘校准错误3. 飞控靠近金属部件 | 1. 移至开阔区域,远离金属2. 重新校准磁罗盘3. 增加磁罗盘与金属部件的距离 | 1. 选择无干扰区域飞行2. 正确执行校准步骤3. 安装外部磁罗盘 |
GPS 信号弱 | 1. GPS 天线未水平放置2. 天线被遮挡3. 周围建筑物密集 | 1. 确保 GPS 天线水平向上2. 移除天线上方的遮挡物3. 移至开阔地带 | 1. 调整天线安装角度2. 重新布置天线位置3. 更换飞行场地 |
7.2.3 飞行控制问题
问题现象 | 可能原因 | 排查步骤 | 解决方法 |
---|---|---|---|
悬停时严重漂移 | 1. 机体配平不佳2. 加速度计校准错误3. 风干扰过大 | 1. 重新检查重心和配平2. 重新校准加速度计3. 测量风速,超过 3 级暂停飞行 | 1. 调整配重,优化重心2. 正确校准传感器3. 选择合适天气飞行 |
姿态抖动 | 1. 电机输出不一致2. PID 参数不合理3. 飞控减震不良 | 1. 检查各电机电流,更换差异大的电机2. 降低姿态比例增益(如 MC_ROLL_P)3. 检查减震垫,增加减震措施 | 1. 确保电机性能一致2. 重新调参,减小 P 值3. 优化减震设计 |
无法定高 | 1. 气压计受气流干扰2. 定高参数错误3. 空速计故障(固定翼) | 1. 检查气压计是否被遮挡,远离风扇2. 重置 POS_Z_P 等定高参数3. 校准空速计,检查连接 | 1. 确保气压计通风良好2. 采用默认定高参数3. 修复或更换空速计 |
八、总结与展望
地面调试是无人机安全飞行的基石,涵盖机械结构、动力系统、传感器、软件参数等多个方面,需耐心和细致。通过本文介绍的方法,可系统地完成 PX4 无人机的地面调试,确保各部件工作正常、参数配置合理。
8.1 调试经验总结
- 安全第一:任何测试都必须优先考虑安全,尤其是动力系统测试时,需做好防护措施。
- 数据记录:详细记录每次测试的数据(重量、拉力、电流、温度等),便于对比分析和问题排查。
- 循序渐进:按照 "机械检查→称重配平→单电机测试→全速拉力测试→传感器校准→参数设置" 的顺序进行,避免跳过步骤。
- 小步迭代:参数调整和配平优化需小幅度进行,每次只改变一个变量,观察效果后再继续。
- 备份参数:调试过程中定期备份飞控参数,避免配置错误后无法恢复。
8.2 后续飞行建议
完成地面调试后,首次飞行建议:
- 选择微风天气,在空旷场地进行
- 首次飞行高度不超过 2 米,距离不超过 5 米
- 先测试基本动作(悬停、前后左右移动),再测试复杂效果(定高、返航)
- 全程开启日志记录,飞行后分析日志,优化参数
- 逐步增加飞行难度,不要急于尝试高难度动作
8.3 科技进阶方向
对于有经验的开发者,可在地面调试基础上探索以下进阶内容:
- 动力系统效率优化:通过更换不同桨叶、调整电机 Kv 值,提升拉力 / 电流比
- 自动调参:应用 PX4 的自动调参软件(Tune Master),根据飞行数据自动优化 PID 参数
- 故障注入测试:模拟电机失效、传感器故障等情况,测试无人机的容错能力
- 能耗分析:通过日志分析不同飞行模式下的能耗,优化飞行策略以延长续航