(12)配置Notch滤波器(一)

文章目录

前言

1 陷波滤波器设置概述

2 启用陷波滤波器

3 陷波滤波器控制类型

4 确定陷波滤波器的中心频率

5 滤除的谐波数量

6 检查陷波滤波器的有效性

7 双层/三层陷波


前言

ArduPilot 支持两个陷波滤波器,对于电机来说,其滤波频率可以与电机的旋转频率相联系,对于直升机来说,可以与转子速度相联系,并提供主频率及其谐波的陷波。


正如在减震(Vibration Damping)主题下所讨论的,管理 ArduPilot 自动驾驶仪的振动对于产生可预测的飞机控制是非常重要的。通常情况下,自动驾驶仪的安装利用内部或外部的机械振动阻尼,以消除最严重的振动。然而,机械阻尼只能到此为止,必须使用软件滤波来消除更多噪音。

自动驾驶仪来说,振动噪声看起来就像任何其他干扰(如风、湍流、控制链路滑动等),自动驾驶仪必须对其进行补偿,以便控制飞机。这妨碍了姿态控制环路的最佳调整,降低了性能。

ArduPilot 对噪声提供了两种过滤机制。加速计信号的低通滤波器,由 INS_ACCEL_FILTER 控制;陀螺仪信号的低通滤波器,由 INS_GYRO_FILTER 控制;陀螺仪信号的谐波陷波滤波器。

正如在测量振动(Measuring Vibration)部分所讨论的,基本上有两类噪声/振动:在陀螺仪/加速器采样带宽内产生的噪声,以及在带宽内出现的高于这些频率的噪声,它们会导致"倾斜"。别名噪声必须通过改善安装或框架刚性从源头上消除,但上述过滤器可以处理另一种。

对于多旋翼飞机和 QuadPlanes,几乎所有的振动都来自于电机的旋转频率。对于直升机和固定翼,振动与主旋翼/螺旋桨速度有关。

ArduPilot 支持两个陷波滤波器,对于电机来说,其滤波频率可以与电机的旋转频率相联系,对于直升机来说,可以与转子速度相联系,并提供主频率及其谐波的陷波。

虽然低通滤波器可以有效地减少这种噪音的影响,但有低频设置点会产生大量的相位滞后,因此减少了振荡发生前的积极调优程度,导致调优效果较差。

对于基于陀螺仪的速率控制器,这降低了它们对快速干扰的反应能力。如果陀螺仪的低通滤波器可以设置得更高,那么引起的相位滞后就会更低,调优就会更积极。但这允许更多的噪音和振动,有效地抵消了这种增益。谐波陷波滤波器允许针对电机产生的噪音,允许设置更高频率的低通,并进行更严格的调优。

1 陷波滤波器设置概述

1. 选择如何控制陷波中心频率。请参阅陷波滤波器控制类型(Notch Filter Control Types)。

2. 如果使用静态陷波(通常不推荐)或基于油门(throttle-based)的控制,则需要确定主要噪声频率,以便设置陷波。请参见确定陷波滤波器中心频率(Determining Notch Filter Center Frequency)。

3. 启用陷波滤波器(Enable the notch filter)。

4. 使用 INS_HNTCH_MODE 设置所选的中心频率控制方式。然后,通过阅读本节"陷波滤波器控制类型"(Notch Filter Control Types)中链接的相关页面,设置其相关参数。

5. 在启用陷波后进行试飞和日志分析后(请参阅检查陷波滤波器的效果)(Checking Notch Filter Effectiveness),可以调整高次谐波滤波器的数量和位置(number and placement of higher harmonic filters implemented can be adjusted),使用多陷波选项(multi-notch options),甚至可以配置二次谐波陷波集(INS_HNTC2_ENABLE),以提高降噪效果。基于网络的"滤波器审查工具"(Filter Review Tool)可用于根据试飞日志进行参数更改试验,以确定最佳配置,而无需进行反复试飞。

2 启用陷波滤波器

3 陷波滤波器控制类型

4 确定陷波滤波器的中心频率

篇幅过多,另起一篇介绍:

5 滤除的谐波数量

6 检查陷波滤波器的有效性

7 双层/三层陷波

篇幅过多,另起一篇介绍: 

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