PX4加速度计陀螺仪滤波器参数设置

环境:

日志分析软件 : Flight Review

PX4 :1.13.0

前期准备

进行滤波器参数设置的前提是飞机简单调试过PID已经可以稳定起飞,开源飞控的很多默认参数是可以让飞机平稳起飞的。

修改参数SDLOG_PROFILE,勾选High rate选项。以最大频率来记录数据,这就方便我们之后对角速率、加速度以及控制输出信号进行傅里叶分析。

在这里插入图片描述

使用自稳模式飞行几分钟,然后使用Flight Review日志分析软件导入数据,生成数据图表。

相关参数如下:

参数名称描述默认值
IMU_ACCEL_CUTOFF加速度计的低通滤波器截止频率,设为0将禁用30
IMU_DGYRO_CUTOFF角加速度的截止频率,设为0将禁用30
IMU_GYRO_CAL_EN启用陀螺仪自动校准1
IMU_GYRO_CUTOFF陀螺仪的低通滤波器截止频率,设为0将禁用30
IMU_GYRO_DNF_BW陀螺仪ESC陷波滤波器带宽15
IMU_GYRO_DNF_EN启用陀螺仪ESC陷波滤波器0
IMU_GYRO_DNF_HMC陀螺仪动态陷波滤波器谐波3
IMU_GYRO_DNF_MIN陀螺仪动态陷波滤波器最小频率25
IMU_GYRO_FFT_EN启用陀螺仪FFT0
IMU_GYRO_FFT_LEN陀螺仪FFT长度值512
IMU_GYRO_FFT_MAX陀螺仪FFT最大频率150
IMU_GYRO_FFT_MIN陀螺仪FFT最小频率30
IMU_GYRO_FFT_SNR陀螺仪FFT信噪比10
IMU_GYRO_NF0_BW陀螺仪的陷波滤波器1带宽20
IMU_GYRO_NF0_FRQ陀螺仪的陷波滤波器1中心频率,设为0将禁用0
IMU_GYRO_NF1_BW陀螺仪的陷波滤波器2带宽20
IMU_GYRO_NF1_FRQ陀螺仪的陷波滤波器2中心频率,设为0将禁用0
IMU_GYRO_RATEMAX陀螺仪数据最大发布速率(内环速率)400
IMU_INTEG_RATE混合原始IMU数据以产生角和角速度数据的速率200

PX4可以调整低通滤波器的截止频率参数来过滤掉高频噪声。截止频率越小,过滤的越彻底,但是带来的控制延时越大。截止频率越大,延时越小,但是会使噪声变大。

滤波前FFT图

下图是控制输出的频谱图。

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看角速度数据的FFT频谱图,以下图为例,在40HZ以后的噪声比较多,可以设置IMU_GYRO_CUTOFF为40。

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看角加速度数据的FFT频谱图,以下图为例,在40HZ以后的噪声比较多,可以设置IMU_DGYRO_CUTOFF为40。

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另外PX4还可以设置两个陷波滤波器,可以看到图中20Hz处有明显噪声,可以将陷波滤波器的频率参数IMU_GYRO_NF0_FRQ设置为20,陷波区间IMU_GYRO_NF0_BW设置为10。

滤波后FFT图

下图是滤波后控制输出的频谱图。

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下图是滤波后角速度数据的频谱图。

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下图是滤波后角加速度数据的频谱图。

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参考资料:

PX4无人机自动调参

PX4实战目光之振动分析

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