Дебриф польотного тесту · ArduCopter 4.5.5

Політ 00000065

QUAD/X · 12S Li-ion 16800 mAh · 18″ проп · DShot600 · DEFD-H7
LOG 00000065.BIN
231 МБ · 7.17 M msgs
2026-09-10
Потрібне втручання

Літати можна, але не в такому вигляді. Вібрація поза нормою циклічно ламала EKF (7 failsafe за політ), а обрив газу в нуль на висоті 865 м спричинив некерований перекид. Спершу — механіка вібрації, потім техніка спуску.

01 · Часові ряди польоту (t=0 — зліт)

Вібрація

Головна проблема
Пікова вібрація по осях у 1-с вікнах. Норма ArduCopter — <15, тривога — 30, аварійно для EKF — 60. VibeZ регулярно за 60; вертикальні лінії — спрацювання failsafe.
VibeX VibeY VibeZ поріг 60

Висота та газ

CTUN
Набір до 953 м, середня ~500 м. Ховер-газ тримався близько 11 % — величезний запас тяги. Провал газу в 0 біля t≈576 с — це подія перекиду (див. нижче).
Висота, м Газ, %

Хронологія повного газу

Хто дав газ
Вихід на мотори (ThrOut, %) за весь політ; фон — польотний режим. Повний газ (100%) був 3 рази — і жоден не дав пілот. Усі три вгатив сам автопілот: вібрація ламала оцінку вертикальної швидкості, автопілот «думав», що дрон просідає, і в LOITER/ALT_HOLD піднімав газ у стелю. Стік газу пілота був у центрі (утримання, #1) або на нулі (#2/#3). Єдиний ручний повний газ був раніше — набір до ~700 м (t≈296с, стік вгору), потім пілот віддав центр і перейшов у LOITER. Далі — перекид у STAB від скидання газу в 0.
ThrOut, % #1–#3 автопілот дав газ перекид (STAB) режим: ALT_HOLD LOITER STAB

Вертикальне прискорення на подіях

Правда по IMU
Реальне вертикальне прискорення (g, вгору +) з IMU+атитюду — не залежить від зламаного EKF. Світле — середнє за секунду, насичене — пік. Усі три повні гази дав автопілот. На #2/#3 EKF «бачив» падіння −47…−69 м/с, а дрон насправді прискорювався ВГОРУ (+1.1 та +0.7g). #1 (теж автопілот, у LOITER) дав лише тряску — середнє ≈0, набору нема. Перекид — майже вільне падіння (−1g).

Як вібрація ламала оцінку вертикалі

Механізм збою
Причинно-наслідковий ланцюг на вікні всіх 3 подій. Вібрація «засмічує» акселерометр → оцінка вертикальної швидкості EKF зривається у нереальні значення (до −69 м/с «падіння»), тоді як справжня швидкість по барометру лишається спокійною (±7 м/с) і навіть додатною (дрон ріс!). Саме на цю хибну «−69 м/с» автопілот і реагував повним газом.
Вібрація VibeZ (ліва вісь) Оцінка EKF, м/с (права) Барометр (правда), м/с

Акумулятор 12S

Глибока просадка
Пік струму 198 А (~12C для 16.8 А·год), напруга просідала до 32.9 В = 2.74 В/бнк — для Li-ion це майже поріг. Пунктир — межа LOW (37.2 В).
Напруга, В Струм, А
02 · Стан дрона у часі · інтерактивно

Газ на моторах · нахил · вібрація

▶ програвання 30×
Прокрути повзунок або тисни . Вид зверху (QUAD/X): колір і число — газ кожного мотора (%) та його оберти. Праворуч — нахил (крен/тангаж/курс) і вібрація по осях. Перейди до подій кнопками — побачиш, як на #1–#3 усі мотори синхронно вганяються в 90–100% і вібрація стрибає в червону зону.
t=0.0с · ALT_HOLD · alt 0м

Вид зверху · газ моторів

ніс

Нахил · крен / тангаж / курс

крен
тангаж
курс

Вібрація по осях (поріг 30 / 60)

X
0
Y
0
Z
0
03 · Висота: баро vs EKF · газ · режими

Барометр проти EKF-висоти

Розбіжність 344 м
Одна вісь — висота по барометру (правда) і висота EKF (злита оцінка); фон — режим, друга крива — газ. Поки вібрація мала, обидві збігаються. На подіях #2/#3 EKF-висота відлітає від барометра на 344 м — саме тоді автопілот і давав фальшивий газ. Барометр увесь час гладкий.
Баро висота, м EKF висота, м Газ, % (права) режим: ALT_HOLD LOITER STAB

З чого формується EKF-висота

злиття сенсорів
EKF-висота — не прямий сенсор, а злиття двох джерел: вертикальне прискорення IMU, двічі проінтегроване у прогноз швидкості й висоти (швидко, але «пливе»), і барометр, що дає абсолютну прив'язку. Фільтр зважує їх за дисперсіями. Вібрація отруює акселерометр → інерційний прогноз тікає → інновація (баро − прогноз) росте до 68 м, error score злітає до 28 (норма <1), і оцінка висоти розвалюється.
вібрація 18″ пропів Акселерометр верт. прискорення Барометр абсолютна висота ∫∫ інерційний прогноз швидкість VD → висота PD EKF3 злиття за дисперсією EKF висота шум
Інновація IPD = баро − прогноз, м (ліва) Error score EKF (права, норма <1)
04 · Спектр вібрації (FFT сирого гіро, 3200 Гц)

Де шум і де стоїть notch

Notch не влучає
Домінантний пік — 228 Гц (2-га гармоніка мотора на високих обертах) + 459 Гц. Harmonic notch налаштований на 52 Гц (ESC-режим) і за FTN2 «залипає» біля мінімуму — реальний пік не давиться.
Потужність шуму (норм.) notch 52 Гц пік 228 Гц
05 · Розбір події t≈984 с — некерований перекид

Обрив газу → втрата керування

Небезпечно
У STABILIZE, ніс −30°, пілот скинув газ у нуль (стік 988). Throttle-out=0 → мотори 5500→1750 об/хв, тяги нема. Гіро фіксує реальний перекид: pitch rate до −148 °/с, тоді як контролер марно просить +300 °/с. Спуск розігнався до −23.6 м/с. Відновлення — після переходу в ALT_HOLD і повернення газу.
Pitch rate факт, °/с Pitch rate бажаний, °/с Газ, % Верт. швидкість, м/с
06 · Висновки та пріоритети
Критично

Вібрація ламає навігацію EKF

VibeZ до 189, стабільно за поріг 60. Наслідок — 4× FS_VIBE, 4× EKFCHECK bad variance та FS_EKFINAV, перехід у FS_DEADRECKON. Джерело механічне: балансування 18″ пропів, люфт/підшипники моторів, м'який підвіс контролера, жорсткість/резонанс променів рами.

Критично

Обрив газу в нуль на висоті = перекид

Мультикоптер без тяги не має моментів керування. Не скидати газ у нуль з опущеним носом на швидкості — для швидкого спуску тримати частковий газ або керований режим зниження. Розібрати, навмисний це маневр чи помилка.

Важливо

Notch-фільтр не тримає реальний пік

Пік шуму 228 Гц, а notch тримається 52 Гц. Перевірити валідність ESC-телеметрії (RPM) для INS_HNTCH_MODE=3; за потреби перейти на FFT-режим або підняти INS_HNTCH_FREQ під реальні оберти. Це вторинне до механіки.

Важливо

Просадка 12S до 2.74 В/бнк

Пік 198 А тисне пак на межу. Або обмежити піковий газ, або переконатися, що банки тримають ~12C. Стартова напруга 4.07 В/бнк — пак був недозаряджений.

Замітка

Магнітна наводка на компас

Багато MAG0 yaw alignment skipped + MOT learn(3D) та GPS-glitch на старті — великі струми наводять на компас. Рознести компас і силові дроти, за потреби — compassmot.

Згенеровано з дата-флеш логу · pymavlink · FFT по ISBH/ISBD gyro batch @3200 Гц
Час t=0 прив'язано до старту польоту (arm+takeoff)