500er Eigenbau Kopter völlig vibrationsfrei machen?

[Elektroniker1968]

Hallo,

ich frage mal, ob das überhaupt möglich ist? Meine DJI Props sind perfekt gewuchtet, an den Motoren
ist auch nichts spürbar, wenn sie Vollgas ohne Props laufen. Schwebt der Kopter und fasse ich die
Motorenhalter an sind deutliche schnelle Vibrationen zu spüren, bei allen 4 Armen gleich. Testweise
habe ich ein Stück ähnlich großes Rechteck Holz genommen (d.h. keine Steigung) und dieses mal aufgeschraubt nach dem Wuchten. So gut wie gar keine Vibrationen!

Der Betrieb einer Kamera ohne Gimbal ist nicht denkbar, da sind nur Jello Effekte drin, dieses Wobbeln. Auch
mit Dämpfern drunter.

Daraus folgere ich, dass allein der Auftrieb durch die angestellten Blätter dafür sorgt, dass die Arme vibrieren.

Kann das jemand bestätigen? D.h. dass es nicht möglich ist einen Kopter völlig vibrationsfrei zu bekommen?

Gruss,
Christian

 

[Rober-t]

Mal den Prop Spurlauf kontrolliert?

Auch perfekt gewuchtete Propeller haben eine gewisse Unwucht, allein durch das Montieren auf einem "Mitnehmer".

Einfach etwas mit verschiedenen Dämpfern an der Camera rumprobieren, dann bekommt man das in den Griff.

Happy Amps!
Rob

 

[Elektroniker1968]

Tja, meist liegt er in der Spur aber bei den Aeronat props lag er voll daneben und die vibrierten wie Hulle. Du meist doch das gegen das Licht halten und direkt auf den Propeller schauen, also das was man eigentllich nicht tun sollte. Liegt er ausser Der Spur sieht man zwei Schatten an den Spitzen, ein Blatt läuft höher als das andere. Mitnehmer habe ich glaube ich keine, nur auf die Motorwelle gesteckt, standard DJI M5 Gewinde hat und oben mit den Kappen verschraubt. Hält gut.
Bei den selbst sichernde DJI bohre ich die auf ner Standbohrmaschine direkt durch damit ich die wuchten kann, das kleine Loch oben stört nicht.

Müsste sich doch durch Planschleifen beheben lassen? Ich fahre besser mit Props, die außer weicher sind weil die sich gerade ziehen können durch die Fliehkraft. Mit harten habe ich weniger gute Erfahrungen.

Gibt es da Sets für Dämpfungen mit diversen Härten? Dieses Alpha Gel ist mir zu teuer, auch wenn man das aus Maus Pads schneiden kann, manche haben so eine Handauflage.

 

[r0sewhite]

Einen vibrationsfreien Copter gibt es nicht. Du kannst Vibrationen nur minimieren, wobei Du erstmal wissen musst, ob Deine Vibrationen Hardware- oder Software-bedingt sind.

Hardware kann alles mögliche sein. Angefangen von Unwucht in den Motoren oder Props über den Luftschlag, den jedes Blatt beim Überfahren des Arms auf den Arm abgibt bis hin zu schlecht/falsch/billig konstruierten Rahmen, falsch gewählter oder fehlender Kamera-Dämpfung.

Software kann auch eine Ursache sein, wobei man diese wiederum unterteilen muss: Entweder kriegen die Sensoren zuviel Vibrationen vom Rahmen ab, was zu hohem Rauschen führt und sogar zu Rückkopplungen führen kann. Oder aber es ist der Regelkreis, der sich einfach aufschaukelt. Für den ersten Fall bieten viele FC einen Software-Filter, der im einfachen Fall oberhalb einer definierten Frequenz filtert und nur die tieferen Frequenzen ungefiltert durchlässt (Low Pass Filter). Besser wäre jedoch ein Filter, bei dem man den Frequenzbereich präziser definieren kann.

Der zweite Fall klingt zwar erstmal eher banal, da sich die meisten hier zumindest ein wenig mit PID-Tuning auskennen, ist in der Praxis jedoch oftmals gar nicht so leicht, da ja kein offensichtlich schlechtes Flugverhalten verbessert werden muss, sondern hochfrequente Oszillationen gefunden und beseitigt werden müssen. Hier sind Flugsteuerungen, die die Regelkurven mitloggen, wie z.B. der AutoQuad, entschieden im Vorteil, weil man die Oszillationen nach dem Flug grafisch darstellen kann und somit genau die Auswirkung des Tuning erkennen kann. Ohne Logging hilft nur feinfühliges Tuning, wobei man oftmals ein hochfrequentes Übersteuern auch am Motorgeräusch erkennen kann.

Hast Du Deine Vibrationsoptimierung abgeschlossen, bleibt noch die Dämpfung der Kamera. Hier gilt: Je höher auflösend sie ist, desto empfindlicher ist sie in der Regel. Bei den Dämpfern hast Du die Möglichkeit, diese billigen Gummistöpsel zu nehmen, deren Härte meistens mit einem Shore-Wert angegeben ist, der jedoch eigentlich völlig nichtsaussagend ist. Alternativ gibst Du ein paar Euro mehr aus und holst Dir Alphagel-Dämpfer z.B. von Taica, die explizite Angaben haben, welcher Frequenzbereich bei welcher (Gewichts-)Belastung um wieviel Dezibel gedämpft wird.

 

[Rober-t]

Sehr gute Hinweise von r0sewhite!

Was auch noch Auswirkungen haben könnte ist das Rastmoment der Motoren. Da sich die meisten Regler aber im Timing nur auf Low, Med, High stellen lassen, hat man da eher schlechte Karten, das völlig wegoptimiert zu kriegen.

Happy Amps!
Rob

 

[Elektroniker1968]

Hallo Tilman,

danke für Deine Ausführungen. Die PID Geschichte schliesse ich aus, da meiner Erfahrung nach und dem häufigen Studium der Logfiles diese Art von Schwingungen deutlich niederfrequenter ist als die, die ich habe. Mein Kopter ist sehr scharf eingestellt, schwingt auch etwas nach aber reagiert dafür sehr zackig. Diese Vibrationen liegen ca bei 100-150 Hz. Und natürlich bekommt das Chassis jedesmal einen verplättet, wenn ein Blatt über den Arm fährt. Sind zwar Löcher sind aber die Regler sitzen ja auch drunter. Und die Strömung nach unten ist hochgradig turbulent. Mehr als tot optimieren wollte ich mich auch nicht mit einem Hobby Gerät, denn Profi Kopter kosten nunmal 10.000 Euro und das auch aus gutem Grund. Je mehr Gewicht sie haben, desto weniger vibrieren sie auch.

Mit dem "Zündwinkel" der Motoren werde ich nochmal spielen. Ist schon deutlich hörbar, wenn ich da Low oder High einstelle aber mit Medium fahre ich recht gut bisher.

 

[r0sewhite]

Da täuschst Du Dich: Niederfequente Überschwingungen der Regelung sind eigentlich nur bei zu hohem Proportional-Anteil zu sehen/spüren. Ein falscher Differenzial-Anteil kann zu so hochfrequenten Schwingungen führen, dass Du sie nicht einmal spürst, wenn Du den Rahmen anfasst. Sie wirkt sich dann lediglich in überhöhtem Stromverbrauch und eventuell in warmen oder heißen ESCs und/oder Motoren aus, sind ansonsten aber weder spür- noch sichtbar. Der Copter fliegt vermeintlich perfekt, doch wenn man ein Blick in die Logfiles wirft, sehen die Kurven nicht schmal aus, sondern wie ein dickes, breites Band.

Das Risiko einer solchen falsch arbeitenden Regelung ist, dass sie Dir ein gutes Stück von Deiner Bandbreite frisst. Wenn die eigentliche Regelungskurve um z.B. +/- 200ms schwingt, läuft sie auch 200ms früher in die Sättigung.

Wenn Dein Copter nachschwingt, würde ich auf jeden Fall noch einmal nachbessern, denn dann ist Dein Tuning einfach nicht gut. Ein Überschwingen sollte definitiv ausgeschlossen werden, zumal scharf einrasten und Überschwingen sich ja eigentlich gegenseitig ausschließen.

 

[Elektroniker1968]

Hallo,

was Du schreibst kann aber nicht richtig sein. Die Akt. Rate der ESC liegt bei 500 Hz. D reagiert auch erst dann, wenn die Gyro eine Änderung der Lage wahrnehmen und arbeitet dann gegen die Massenträgheit. Die Regelung wird nicht auf +-1 Digit bei den Werten reagieren. Die Gyros lösen 10 Bit auf.

Ich behaupte daher, dass Schwingungen des Regelkreises nicht höher als vielleicht 25 Hz sind. Und falsch eingestellt ist bei mir nichts. Bei D = 0,10 setzen deutliche Vibrationen ein, gesetzt wurde D=0,5. P schwingt ab ca 0,18, gesetzt wurde 0,14. Ich habe jeweils die "Sprungantworten" des Kopters geprüft, d.h. ein Kippschalter gibt -50 - 0 + 50 % auf Pitch / Roll., d.h. der Kopter bekommt in 2 CPPM Frames eine starke Lagesollwertänderung verpasst. Vom Sehen her und vom Logfile (DesPitch/Pitch etc) sehe ich ein verzögertes Heranlaufen des Istwertes an den Soll und dann einen kurzen Überschwinger nachdem Ist erreicht ist. Nur einen. Das ist für mich ok. Drehe ich P und D runter erreicht Ist den Soll nicht ganz. Die Abtasterate vom APM2.6 bei den Werten ist allerdings nicht sehr auflösend, ich schätze ca 10Hz, keinesfalls besser.

 

[hulk]

Du sprichst von rate roll pitch yaw pid. Arducopter hat noch den Stab p wert, der genau das gleiche Bild hervorrufen kann. Beispiel: voll pitch ,loslassen, es darf kein Überschwingen sein. Oder fliegst du nur im acro?


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