DIY Drone – (5) Configurer le quad

Si vous avez suivi les articles précédents vous avez entre vos mains un quadricoptère assemblé (normalement). Avant de pouvoir le faire voler il va falloir le configurer un peu.

Le gros du boulot va se concentrer sur l’ordinateur de vol, en l’occurence la carte KK2.

Capture d’écran 2014-08-06 à 10.19.49

Pour rappel,  l’ordinateur de vol (Flight Controller) se charge de stabiliser l’appareil durant le vol. Pour réaliser cela il va d’une part traiter les informations qu’il reçoit de ses capteurs (gyroscope et accéléromètre) et les convertir en signaux vers les 4 ESC. D’autre part il va traiter les informations reçues de la télécommande et également les transformer en signaux vers les ESC.

En contrôlant les 4 ESC et donc en faisant varier la vitesse des 4 moteurs l’ordinateur de vol va faire avancer, reculer, monter, descendre, tourner, etc. le quadricoptère. On va y revenir.

Lecture utile : Manuel de la carte KK 2.1.X

Rappel : on ne monte pas encore les hélices. N’ignorez pas ce conseil, c’est vraiment dangereux vu leur taille et l’absence totale de réglages de votre quad.

Pour le moment on va réaliser 2 choses :

Mise en route de la télécommande

On va avoir besoin d ‘utiliser la télécommande, il faut s’assurer que l’émetteur qui est dans la télécommande et le récepteur qui est sur le quad se parlent correctement. Si vous avez de la chance cet appairage a été réalisé en usine. Si ce n’est pas le cas, en fonction du matériel il faut réaliser la procédure d’appairage (Binding).

On va commencer par regarder si la configuration des commandes de la télécommande est correcte vu du quadricoptère. Pour cela, il faut brancher la batterie, et utiliser les 4 boutons de la carte KK pour se rendre dans le menu « Receiver Test ». Ce menu permet de déterminer si les 4 axes de commande sont orientés dans le bon sens et ont les bonnes limites.

telecommande
Commandes et seuils sur une télécommande Mode 2

Lorsque vus êtes dans ce menu,

Menu Receiver Test
Menu Receiver Test

Il faut tester chaque commande pour vérifier qu’elle fonctionne dans le bon sens et qu’elle à les bons seuils. Lorsque vous mettez les commandes au neutre (centre ou bas pour le throttle) celle-ci doit indiquer le zéro (0).

Si les commandes ne sont pas dans le bon sens ou si elles ne sont pas centrées il faut aller dans votre télécommande pour inverser les canaux incorrects (REV ou REVERSE) et utiliser les trims ou sub-trims pour centrer chaque commande. Reportez-vous au mode d’emploi de la télécommande.

PS : vérifiez bien le câblage entre le récepteur sur le quad et la carte KK pour vous assurer que chaque canal (axe de commande) est bien branché au bon endroit (normalement ch1=Aileron, ch2=Elevator, ch3=Throttle, ch4=Rudder).

Une fois la télécommande correctement réglée on peut passer à a configuration des moteurs.

Remarques :

Allumez toujours en premier la télécommande puis le quad. On éteint d’abord le quad puis la télécommande.

On s’assure toujours que la commande des gaz, throttle, est à 0 avant d’allumer le quad.

Sens de rotation des moteurs

Les 4 moteurs, leur sens et leur vitesse de rotation, déterminent le vol de votre quadricoptère. 2 moteurs tournent dans le sens horaire (Clockwise, CW) et les deux autres dans le sens anti-horaire (Counter Clock Wise, CCW).

Branchez la batterie et rendez vous dans le menu « Load Motor Layout« .

Choisissez  » Quadricopter X mode » (moteurs disposés en X par rapport à la carte KK). Notez qu’il y’a une très grande variété de configurations possibles.

Disposition des moteurs pour notre quadricopter (X mode)
Disposition des moteurs pour notre quadricopter (X mode)

Une fois ceci fait, revenez en arrière et allez dans le menu « Show Motor Layout« .

Vous devriez voir ceci,

Disposition des moteurs
Disposition des moteurs

Vous voyez dans ce menu l’ordre des moteurs (numéro) et le sens de rotation qu’il doit avoir. Vérifiez par rapport à votre cablage que c’est bien le cas. L’ESC du moteur 1 (haut-gauche) doit être raccordé sur M1 sur la carte KK (connecteur tout haut à droite sur la carte KK) et ainsi de suite jusqu’à M4.

Si vous avez bien suivi, les moteurs 1 et 3 doivent avoir un sens de rotation horaire (CW) et les 2 et 4 un sens anti-horaire (CCW). Notez bien cela, on va vérifier de suite que c’est bien le cas.

Sortez complètement des réglages de la carte et, avec la télécommande, armez les ESC (ramenez le stick gauche dans le coin bas-droite pendant quelques instants et relâchez). Sur l’écran de la carte devrait s’inscrire le mot « ARMED ».

ESC Armés
ESC Armés

Dans cet état, la télécommande peut actionner les moteurs, c’est maintenant que le quad devient dangereux et qu’il faut faire attention à ce que l’on  fait pour ne pas se blesser ou blesser quelqu’un.

Montez doucement les gaz jusqu’au moment ou les moteurs commencent à tourner (par défaut ils commencent à tourner lorsque la commande des gaz est à 10% au moins). Pas besoin de plus pour le moment.

Utilisez votre doigt ou un bout de papier pour toucher le coté de chaque moteur (la partie lisse du rotor, attention à ne pas vous écorcher) pour déterminer le sens de rotation.

Notez les moteurs qui ne tournent pas dans le bon sens (voir plus haut).

Lorsque c’est bon, ramenez les gaz à 0 (les moteurs s’arrêtent) et désarmez les ESC (stick de gauche en position bas-gauche pendant quelques instants). Vous retrouvez le menu par défaut de la carte KK sur l’écran LCD.

Retour à l'écran par défaut de la carte KK
Retour à l’écran par défaut de la carte KK

Si vous avez des moteurs qui ne tournent pas dans le bon sens, il suffit d’intervertir 2 des 3 fils entre le moteur concerné et son ESC (n’importe lesquels). Refaites les tests jusqu’a obtenir le bon sens de rotation pour tous les moteurs.

Calibration de l’ordinateur de vol

Posez le quadricoptère sur une surface plane (et assurez vous que votre montage n’est pas de travers, que les pieds du train d’atterrissage sont de la même longueur) et rendez vous dans le menu « ACC Calibration« .

ACC Calibration
ACC Calibration

Lancez la calibration et ne touchez à rien pendant les quelques secondes que dure celle-ci.

A ce stade votre quadricoptère devrait pouvoir voler (un peu comme une casserole certes vu que certains réglages fins n’ont pas encore été réalisés). Avant de passer à la suite on va faire une petite parenthèse pour expliquer comment le quad est supposé faire pour voler et comment l’ordinateur de vol gère le vol.

Comment fonctionne le vol

Ce qui rend les multicoptères rigolos est le fait qu’ils volent uniquement sur les moteurs sans ailerons et autres gouvernes de direction (bon ok les hélicoptères aussi mais c’est pas pareil).

On a 4 moteurs comme on l’a vu qui tournent dans la même direction 2 à 2. Ceci pour éviter qu’il ne tourne sur lui même par défaut.

L’appareil est dirigé en faisant varier la vitesse de certains des moteurs. En gros, si on reprend notre schéma de rotation :

Ordre des moteurs et sens de rotation.
Ordre des moteurs et sens de rotation.

les moteurs accélèrent ou ralentissent en même temps = le quad monte ou descend

M1+M4 accélèrent = le quad se déplace vers la droite

M2+M3 accélèrent = le quad se déplace vers la gauche

M1+M2 accélèrent = le quad recule (le nez se lève)

M3+M4 accélèrent = le quad avance (l’arrière se lève)

M2+M4 accélèrent = le quad pivote sur lui même vers la gauche

M1+M3 accélèrent = le quad pivote sur lui même vers la droite

Ceci permet donc au quad de se déplacer dans toutes les directions de l’espace. Il réagit bien sur à vos actions sur la télécommande mais l’ordinateur de vol se charge aussi de stabiliser l’engin.

Configuration PID

La carte KK2 utilise un algorithme de régulation PID (ou PID controller, la version anglaise de Wikipedia bien plus fournie). C’est un type de régulation très utilisée dans l’industrie, il consiste a mesurer en boucle fermé la différence entre la consigne (ce qu’on devrait avoir) et la mesure (ce qu’on a réellement) et a agir sur les commandes pour aller vers la consigne.

Pour faire une analogie, c’est exactement le comportement que vous adoptez en prenant une douche ou un bain. Vous avez 2 robinets, vous allumez d’abord l’eau froide puis l’eau chaude. Ca monte en température et ça devient trop chaud. Vous fermez un peu l’eau chaude et ça devient trop froid, vous remettez un peu d’eau chaude jusqu’a obtenir la bonne température.

La bonne température est la consigne, en fonction de votre mesure de la température vous agissez sur les commandes pour obtenir de l’eau plus ou moins chaude jusqu’a atteindre la bonne valeur.

Pour le quad c’est pareil. L’algorithme PID s’assure que lorsque vous dites « va à gauche » il va à gauche mais sans monter, descendre, avancer, etc.

Les cartes KK n’ont pas de composante D (dérivative), seulement P et I (PI).

Pour comprendre les effets concrets de ces réglages dits « PI » ou « PID », dans le menu « PI Editor » je vous propose une petite vidéo pas mal faite, elle montre les effets concrets de ces réglages sur le quad.

Remarque : dans la configuration standard, les canaux Aileron et Elevator sont liés. La configuration PID de l’un de ces canaux est automatiquement appliquée à l’autre canal. Pas besoin de changer ce comportement.

Bref, d’un point de vue mathématique c’est un peu compliqué mais on n’en a pas besoin. En ajustant les paramètres PID sur le terrain et en observant le quad voler on arrive a des valeurs qui permettent un maniement fiable et précis. C’est toujours spécifique à chaque modèle.

Bref, voici à quoi ressemblent ces menus. La bonne pratique est de mettre des valeurs assez basses puis de les monter par palier en fonction du comportement observé (c’est bien expliqué dans la vidéo ci-dessus).

PI Editor, Elevator
PI Editor, Elevator

 

PI editor, Rudder
PI editor, Rudder

On dirait qu’on est prêts à sortir et aller faire les réglages PI sur le terrain (avoir de la place et pas de gens/objets autour est une bonne idée, en l’absence de configuration adaptée le quad est plutôt incontrôlable).

Rendez-vous dehors pour la suite : (6) Tester (crasher) et fine-tuner

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