Wir brauchen eine gemeinsame Sprache, vor allem wenn wir uns über komplexe Dinge unterhalten. Und Kopter sind sehr komplex, auch wenn sie relativ einfach zu fliegen sind. Wenn unsere Definitionen der Grundbegriffe sich unterscheiden, können wir nicht vernünftig miteinander sprechen. Hier sind einige Informationen, die der Verständigung dienlich sein können.
Walkera X350 – Schwere Kost
Inhalt
Sensoren
Ein Kopter hat verschiedene Sensoren, die folgenge Achsen überwachen:
- Gyro – Drehung um die Achsen Roll, Nick und Gier
- Accelerometer (auch Beschleunigungssensor, ACC) – Beschleunigung auf den Achsen Vorwärts-Rückwärts, Links-Rechts, Oben-Unten. Wird dafür verwendet, die horizontale Lage zu ermitteln
- Barometer – Absolute Höhe
- GPS – Absolute Position im Raum
- Kompass (auch Magnetometer, MAG) – Absolute Richtung
Und wieso haben die mit GPS ausgestatteten Kopter immer einen Kompass? GPS bietet die Information über die aktuelle Position im Raum. Die Richtung lässt sich mit GPS allein nur im Vorwärtsflug bestimmen. GPS ist aber hauptsächlich wegen des stabilen Schwebens, z.B. für Foto- und Videoaufnahmen beliebt. Hier hat GPS keine Chance, die Richtung zu bestimmen. Die Richtungsinformationen braucht die Flugsteuerung aber, um Korrekturen in die Fluglage einzubringen. Wenn der Wind den Kopter z.B. nach Norden bläst, muss die Flugsteuerung den Kopter Richtung Süden neigen, um diese Kraft auszugleichen. Welche Rotoren müssen jetzt aber schneller drehen? Die zwei hinteren? Die zwei vorderen? Oder die zwei auf der linken oder der rechten Seite? Hier hilft der Kompass. Wenn dieser gestört ist, funktioniert der GPS-gestützte Flug auch nicht richtig. Der Magnetometer ist eins der empfindlichsten Sensoren und braucht deshalb eine besondere Behandlung. Mehr darüber in Kürze bei Walkera-Fans!
Allgemeine Flugmodi
- Manueller Modus – Nur Gyro wird verwendet. Das bedeutet, dass der Kopter immer seine Lage auf den Achsen Roll, nick und Gier beibehält, solange der Pilot nicht gegensteuert. Die Fluglage wird trotz externer Einflüsse beibehalten, z.B. 7° Nick nach Vorne. Um wieder in die horizontale Lage zu kommen, muss der Pilot 7° Nick nach hinten steuern. So fliegen alle großen 3D Collective Pitch Helis, Flugzeuge etc, solange sie kein Self-Level Modus haben. So ähnlich fliegen auch die meisten echten Fluggeräte.
Manueller Modus ermöglicht die größte Freiheit beim Fliegen. Rolls, Loopings etc. sind uneingeschränkt möglich. Auch das schnelle Fliegen gelingt in diesem Modus am besten. Meist muss man hier nur sehr kleine korrektive Steuerimpulse geben. Der Steuerknüppel bleibt einfach in der Mitte, bis die Fluglageänderung erforderlich wird. Die Schwierigkeit besteht in diesem Modus darin, das Fluggerät schnell in die horizontale Lage und somit zum Schweben zu bringen. - Self-Level/ACC Modus – Accelerometer wird zusätzlich zum Gyro verwendet. Dieser Modus ist sehr einfach zu erkennen: Wenn der Pilot keinen Steuerbefehl gibt, geht der Kopter in die horizontale Lage. Um z.B. vorwärts zu fliegen muss man daher immer Nick nach vorne reindrücken. So fliegt der Walkera X350 im Moment nur im Low-Battery Modus. Alle anderen Walkera Kopter wie z.B. Hoten‑X, Ladybird, QR-W100 und MX400 fliegen ausschließlich in diesem Modus.
Im ACC Modus ist es einfacher, das Fluggerät schnell in die horizontale Lage und somit zum Schweben zu bringen. Im Gegenzug dazu muss der Pilot, falls er nicht nur schwebt, sondern auch schnell vorwärts fliegen möchte, mit ein Paar Kurven etc., immer den Knüppel festhalten. Das kann für geübte Piloten hinderlich sein. Aber auch sie schätzen den ACC Modus für die Möglichkeit, den Kopter quasi per Knopfdruck in die horizontale Lage zu bringen. Auch beim Fliegen in engen Räumen ist dieser Modus von Vorteil. Also immer dann, wenn man viel schweben möchte. - GPS Position Hold Modus / Return to Home – GPS/Baro/Mag werden als absolute Referenzen genommen, um entweder den Kopter an einem Punkt zu halten oder um ihn autonom zum Startpunkt fliegen zu lassen und dort sanft auf dem Boden aufzusetzen.
Dieser Modus ist ebenfalls zum Schweben oder zum Übergang in den Schwebezustand geeignet und gilt als besonders sicher, da der Kopter nicht durch externe Einflüsse wie z.B. konstanten Seitenwind abdriften kann. Das ist im ACC Modus durchaus möglich.
IOC
Siehe zur Begriffsklärung auch den Beitrag im Multirotor Community Blog.
LVC
Low Voltage Cutoff oder automatische Abschaltung bei geringer Spannungslage des Antriebsakkus schützt die Akkus vor einer gefährlichen Tiefentladung.
Bei Koptern ist eine spontane Abschaltung sehr nachteilig, weil Kopter im Gegensatz zu Flugzeugen oder Helis keine sichere Landemöglichkeit ohne Antrieb haben. Deswegen verwendet man LVC mehreren Stufen. Indealerweise so:
- Warnung des Piloten durch Lichtsignale und/oder Tonsignale.
- Einleitung eines langsamen Sinkfluges. Die Steuerung bleibt erhalten.
- Abschaltung, um den LiPo Schaden oder sogar Brand zu verhindern.
Die Spannung wird unter last gemessen. Die Spannungsschwellen sind dabei sehr wichtig. Jeder Akku besitzt eine andere Spannungskurve und eine Einstellung, die für alle Akkus gleichermaßen passt ist kaum denkbar.
Meistens wird ist LVC in RTF Modellen von erfahrenen Modellfliegern als störend empfunden. Sie verwenden akkus von Drittherstellern, die ggf. eine andere Spannungslage haben. Voreingestellte LVC Schwellenwerte können verhindern, dass der Akku optimal genutzt wird.
Wir geben z.B. in unseren Firmware Beschreibungen die LVC Werte pro Zelle an. Die Flugsteuerung misst allerdings den Gesamtwert.
Beispiel QR X350
Heute unterstützt der QR X350 folgende drei Flugmodi + IOC:
- Manueller Modus bis Firmware 1.2, ACC Modus ab firmware 1.2
- GPS Position Hold Modus
- Return to Home
- Heading Hold IOC
LVC ist Bei X350 ein Problempunkt. Walkera nähert sich der Lösung in mehreren Firmwareversionen. Die Stufe 1 (Warnung des Piloten) ist leder nicht vorhanden. Der Kopter geht direkt zum Sinkflug über.
Die Sache mit Walkeras 6‑Achs Stabilisierung
Viele stolpern über Walkera’s Werbung, die eine Stabilisierung auf sechs Achsen verspricht. Das Argument, das ich oft höre lautet in Etwa so: „Es gibt nur drei Dimensionen, stabilisiert der Kopter sich jetzt auch auf der Zeitachse, oder was?”. Da wir jetzt die Grundbegriffe oben kennen und vielleicht auch wissen, dass ein Mathematiker unendlich viele Achsen definieren darf, können wir leicht nachvollziehen, was die sechs Achsen sind.
Von dem Flugobjekt aus gesehen werden in der Tat sechs Achsen stabilisiert. Wenn man annimmt, dass die Drehung um die Nick, Roll und Gierachse drei Achsen sind, kann man auch problemlos annehmen, dass Driftachsen eines Flugobjekts auch Dimensionen sind. Diese werden durch dieselben „Achsen” ausgeglichen, sind aber doch etwas anderes.
Schaut euch mal die Hilfe von der 3D-Modellierungssoftware Autodesk Maya 2010 an:
- World space, object space, and local space (beschreibt, dass die Welt-Koordinaten und Objekt-Koordinaten verschiedene Begriffe sind)
- Use the Universal Manipulator (hat sechs Achsen, drei zum rotieren und drei zum verschieben)
- Use Manipulators (andere Manipulatoren auf den sechs Achsen)
GPS
Siehe unsere Artikel Flyaway? und GPS, Kompass, die Umwelt und “eigene Selberschuld”.
Sehr gut !!!
Lugi