無人機(jī)結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)-5-3-3飛行控制計(jì)算機(jī)

無人機(jī)維護(hù)技術(shù)課程（項(xiàng)目）授課教案授課題目5-3-3飛行控制計(jì)算機(jī)審批授課時(shí)長90分鐘授課時(shí)間第周，星期，第節(jié)授課對(duì)象無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)班教學(xué)目標(biāo)1.無人機(jī)飛控系統(tǒng)的維護(hù)；2.無人機(jī)飛控系統(tǒng)常見問題及解決。教學(xué)重點(diǎn)1.無人機(jī)飛控系統(tǒng)的常見問題及解決；2.無人機(jī)飛控板的維護(hù)。教學(xué)難點(diǎn)無人機(jī)飛控板的常見問題及解決。教學(xué)方法分析分析講授法：說明課堂任務(wù)與要求，講清知識(shí)要點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)知識(shí)重點(diǎn)，剖析難點(diǎn)；任務(wù)驅(qū)動(dòng)法：幫助學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)尋求知識(shí)；自主探究法：幫助學(xué)生有目的、有步驟的研究和探索，獲得結(jié)論和學(xué)習(xí)方法。教學(xué)方式：講授探究問答實(shí)訓(xùn)□演示練習(xí)其他□教學(xué)手段分析多媒體教學(xué)手段的使用，使得理論知識(shí)的講解更加形象直觀；借助視頻進(jìn)行情景導(dǎo)入，吸引學(xué)生注意力；利用動(dòng)畫、仿真等演示有利于幫助學(xué)生理解課程難點(diǎn)，既能豐富課程內(nèi)容，也能有較好的教學(xué)效果。教學(xué)手段：板書多媒體模型實(shí)物□標(biāo)本□掛圖□其他□時(shí)間分配組織與引導(dǎo)20分鐘；講授新課45分鐘；討論與提問10分鐘；總結(jié)思考10分鐘；布置作業(yè)5分鐘。授課類型理論課討論課□實(shí)驗(yàn)課□練習(xí)課□實(shí)訓(xùn)課□

教學(xué)過程實(shí)施教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容與任務(wù)過程設(shè)計(jì)意圖項(xiàng)目實(shí)施前準(zhǔn)備教學(xué)組織問題引導(dǎo)10’步驟一：組織教學(xué)活動(dòng)1、通過職教云教學(xué)平臺(tái)的線上課程進(jìn)行課前掃碼簽到；2、點(diǎn)評(píng)職教云上課前預(yù)習(xí)情況，對(duì)匯總的問題進(jìn)行分析；步驟二：創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境目的：引入課程思政教育，了解無人機(jī)場(chǎng)外飛行檢查的重要性，突出對(duì)學(xué)生安全意識(shí)、責(zé)任意識(shí)的培養(yǎng)。問題引導(dǎo)一：思考無人機(jī)飛控板有哪些教師：引導(dǎo)學(xué)生思考與搜索無人機(jī)飛控板的種類、型號(hào)。給出思路：根據(jù)分類方法，搜索飛控板的各種型號(hào)。教師提問：請(qǐng)2～3名學(xué)生說一說。課程思政設(shè)置疑問激發(fā)興趣明確無人機(jī)場(chǎng)外相關(guān)問題的思路。項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目實(shí)施問題引導(dǎo)師生互動(dòng)10’（重點(diǎn)）步驟一：飛控板是什么？都有哪些？教師提問：請(qǐng)3～4名學(xué)生說一說。答：飛控即飛行控制系統(tǒng)，是控制飛行器飛行姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)的中樞議備，也稱自動(dòng)駕駛儀，大部分無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)是結(jié)合6自由度慣性測(cè)量單元、導(dǎo)航定位系統(tǒng)、磁航向計(jì)、氣壓高度計(jì)、轉(zhuǎn)速傳感器、數(shù)字信號(hào)處理器、ARM處理器、電源適配器等單元組成，主要負(fù)責(zé)感知飛機(jī)的各種狀態(tài)并做姿態(tài)導(dǎo)航計(jì)算和控制輸出，是飛行控制系統(tǒng)的核心組成部分。可分為開源飛控與閉源飛控兩種，并展開進(jìn)行教學(xué)。知識(shí)回顧加深印象（重點(diǎn)突破）通過問題探討引出重點(diǎn)，先讓學(xué)生思考，再采用教師邊講邊視頻、動(dòng)畫演示的方法引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，師生交流，老師小結(jié)。講授新課給出思路點(diǎn)出要點(diǎn)45’（重點(diǎn)）無人機(jī)常見飛控板的維護(hù)：開源飛控的維護(hù)1、無法解鎖(黃燈閃爍)無法解鎖的原因會(huì)有多種，請(qǐng)按照如下步驟進(jìn)行檢查:1、初始設(shè)置是否全部完成a、機(jī)架類型選擇是否正確，或者你根本就沒有選擇?注意，新版本的飛控固件在默認(rèn)參數(shù)情況下，需要先在missionplanner中設(shè)置好機(jī)架類型后才會(huì)有各個(gè)控制通道的輸出。b、加速度計(jì)校準(zhǔn)(如果沒有校準(zhǔn)或者上次校準(zhǔn)不成功，解鎖時(shí)姿態(tài)窗口會(huì)提示);c、指南針校準(zhǔn)(如果沒有校準(zhǔn)或者上次校準(zhǔn)不成功，解鎖時(shí)姿態(tài)窗口會(huì)提示);d、遙控器校準(zhǔn)(并且各個(gè)通道的正反向正確);e、飛行模式設(shè)置(注意，在PosHold、Loiter模式下，如果GPS沒有定位或者定位不佳，是無法解鎖的)f、電調(diào)校準(zhǔn).2、是否連接了“安全開關(guān)”，并解鎖。pixhawk飛控硬件引入了"安全開關(guān)"這個(gè)外設(shè)，飛控默認(rèn)是使能安全開關(guān)的，這就需要你在使用遙控器解鎖前先長按安全開關(guān)，進(jìn)行初步解鎖，然后再通過遙控器解鎖。如果你不想用安全開關(guān)，在全部參數(shù)列表中將“BRD_SAFETYENABLE"設(shè)為“"0"即可。(注意，有些參數(shù)是立即生效，有的參數(shù)是重啟生效，建議為穩(wěn)妥起見，進(jìn)行一次重新上電操作)3、會(huì)不會(huì)是飛控已經(jīng)解鎖了，但是電調(diào)并沒有工作。a、會(huì)不會(huì)是你只給飛控供電了，而沒有給電調(diào)供電?b、會(huì)不會(huì)電調(diào)信號(hào)線斷了?或者信號(hào)線插反了?c、會(huì)不會(huì)是電調(diào)沒有校準(zhǔn)?4、會(huì)不會(huì)打開了地理圍欄功能，并且飛機(jī)處于地理圍欄之外?二、電臺(tái)連接緩慢，或者有很大概率連接失敗APM最新版固件很少出現(xiàn)這個(gè)問題，之前的固件與某些電臺(tái)聯(lián)合使用的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)這個(gè)問題。原因:全部參數(shù)列表中"BRD_SER1_RTSCTS和"BRD_SER2_RTSCTS"默認(rèn)是"2”，即"auto自動(dòng)”。這個(gè)兩個(gè)參數(shù)控制著飛控連接電臺(tái)的串口是否開啟流控制（串口協(xié)議里的概念)。0表示不用，1表示用，2表示自動(dòng)檢測(cè)。自動(dòng)檢測(cè)的原理是飛控初始化的時(shí)候先默認(rèn)是使用，然后收發(fā)一些數(shù)試試，如果不行，就認(rèn)為不用，以前的固件這里好像有點(diǎn)bug，導(dǎo)致有時(shí)就連不上地面站了。將這兩個(gè)參數(shù)設(shè)為0即可。三、懸停掉高(或者叫定高不好，上下浮動(dòng))定高不好，可能是由以下兩個(gè)原因造成的:1、機(jī)架震動(dòng)大，飛控減震沒有做到位，導(dǎo)致飛控Z軸加速度出現(xiàn)較大奇異值，從而導(dǎo)致飛控在某些時(shí)刻對(duì)自身速度、加速度的估計(jì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，明明飛機(jī)沒有向上走，但是飛控認(rèn)為飛機(jī)在快速向上走，于是控制飛機(jī)猛收油門，從而飛機(jī)猛地向下掉一下。這類問題導(dǎo)致的定高問題更像是飛機(jī)在向上或者向下抽動(dòng)。2、氣壓計(jì)受自身螺旋槳?dú)饬饔绊憣?dǎo)致高度估計(jì)問題。大家一般會(huì)在氣壓計(jì)上加一塊海綿，但其實(shí)對(duì)于大飛機(jī)這個(gè)是不夠的，最好再增加2層遮擋物:一、飛控加外殼，外殼透氣孔盡量小一點(diǎn)，如果飛控外殼四面透風(fēng)就意義不大了;二、將飛控裝在機(jī)身內(nèi)部，并且盡量使得機(jī)身封閉(一般很難做到完全封閉，從而不影響氣壓計(jì)檢測(cè)外界氣壓值)，這個(gè)可能比第一條還關(guān)鍵。3、如果是緩慢的高度變化，并且變化范圍在0.5m以內(nèi)，那么，可以認(rèn)為是正常的，因?yàn)轱w控對(duì)自身高度的估計(jì)主要來源于氣壓高度計(jì)，而氣壓隨著氣溫會(huì)緩慢變化，再加上飛控旋翼氣流影響以及各種測(cè)量噪聲，飛控對(duì)自己的高度的估計(jì)會(huì)緩慢變化，從而導(dǎo)致高度控制出現(xiàn)漂移。如果想提高定高效果，只能考慮添加"相對(duì)高度計(jì)”，如超聲波、毫米波雷達(dá)、激光測(cè)距儀等。四、定點(diǎn)定不住定點(diǎn)定不住，可能是由如下原因造成的:1、確認(rèn)自己已經(jīng)成功切到PosHold或者Loiter模式!(你以為你切了，實(shí)際上沒切，或者由于GPS、磁羅盤等問題飛控拒絕切到定點(diǎn)模式)一定要通過地面站看模式，反復(fù)確認(rèn);2、GPS信號(hào)差，如果有嚴(yán)重遮擋，GPS定位會(huì)出現(xiàn)較大幅度的漂移，進(jìn)而導(dǎo)致定點(diǎn)定不住;3、遙控器有偏移值。要么你沒有校準(zhǔn)遙控器，要么不小心撥動(dòng)了遙控器微調(diào)，要么溫度變化導(dǎo)致遙控器自己行程飄了，導(dǎo)致?lián)u桿處于中位時(shí)飛控收到的是向一邊打桿的控制指令......4、磁航向不正。磁羅盤沒有校準(zhǔn)，或者磁羅盤歪了，或者磁羅盤受到干擾，導(dǎo)致飛控對(duì)機(jī)頭方向的估計(jì)與實(shí)際航向不一致，進(jìn)而導(dǎo)致位置控制時(shí)出現(xiàn)刷鍋飛行的情況（飛機(jī)機(jī)頭指向不變，飛行軌跡呈現(xiàn)刷鍋的感覺)。（重點(diǎn)突破）學(xué)生通過自主探究，小組討論，小組互助說出選擇場(chǎng)地與運(yùn)輸工具的具體方法，個(gè)別同學(xué)經(jīng)過老師指點(diǎn)，解決學(xué)習(xí)困難。觀察學(xué)生鼓勵(lì)評(píng)價(jià)小結(jié)鞏固

討論提問10’飛控板常見的問題有哪些；飛控板維護(hù)的步驟有哪些。通過討論提問，將學(xué)習(xí)過程中的問題剖出，學(xué)生可以解決的，實(shí)現(xiàn)生生互助，學(xué)生解決不了的實(shí)現(xiàn)師生互助。總結(jié)思考