Стабилизация и Управление

Долго следил за тем, как народ борется с подвесами камер заставляя сервоприводы двигаться как можно быстрее, точнее, плавнее …, решая одновременно две задачи - стабилизация камеры и управление ею.
В моем пытливом мозгу, после долгой борьбы с ленью делать дорогой и сложный “классический” подвес, возникла идея, как говорится, отделить мух от котлет. Котлеты должны стабильно лежать, а мухи - четко летать .
Сначала - добиваемся стабильности, потом - управляем ею.
Про хорошо настроенный коптер говорят “висит как прибитый!”.
Если жестко прикрутить к нему камеру, то и она будет также красиво висеть и держать картинку.
Получается, что основная задача стабилизации камеры уже решена сложными алгоритмами управления в мозгу коптера, скоростными регуляторами, мощными моторами и легкими пропеллерами. Тут и делать уже ничего не надо. Нужно лишь заставить эту “прибитую” систему двигаться куда надо и направлять камеру на кого надо.
Что нужно, чтобы управлять камерой? Нужна независимая и плавная механика поворота по двум осям. Все это реализуется с помощью несложного подвеса с двумя маломощными сервами и отдельным каналом управления. Тоже - легко.
Осталось решить задачу управления полетом коптера. Что требуется от пилота во время съемки? - Вести коптер точно и плавно. Никаких рывков и больших ускорений! Стало быть - здесь тоже не требуется мощных и скоростных механизмов.
В общем, возникла идея - управлять коптером наклоняя только раму с моторами в нужную сторону с помощью двух сервоприводов, напрямую связанных с ручкой пульта управления, минуя мозг коптера. Мозг будет стоять отдельно от рамы, по крену и тангажу управляться не будет. Основная его задача стабилизация самого себя в пространстве по горизонту, высоте и курсу. Плавный наклон рамы с моторами на небольшой угол относительно себя не должен ему особо мешать.
Фактически, сервы управления будут пытаются наклонить мозг тоже, но система стабилизации сработает гораздо быстрее и выровнит его, изменяя обороты моторов и наклоняя всю конструкцию.

Для проверки жизнеспособности этой идеи был собран квадрокоптер из уже имеющихся узлов.
Конструкция получилась не самая оптимальная, но для первых испытаний вполне подходящая.

Вот такая вышла этажерка:

Сверху вниз:

1. Рама с 4-мя моторами, регуляторами и отдельным приемником 2-х каналов управления.
2. Блок сервоприводов для наклона рамы по двум осям.
3. Основной мозг коптера.
4. Аккумулятор.
5. Двухосевой, полностью независимый подвес с камерой.

Вся эта конструкция таки полетела!
И неплохо управляется и стабилизирует!
Конечно, проблемы удержания горизонта немецким мозгом при боковых ускорениях остались, но они, думаю, решаемы добавлением компенсации от каналов управления (в обратную сторону). Есть вторая проблема - ветер с порывами, но с ним мы еще поборемся…
Третья проблема - автопилот. Что нужно для съемки? Удержание позиции? Решаемо отдельным внешним модулем, встроенным в канал управления.

P.S. На радостях не заметили вОвремя разрядку батареи в полете и при жесткой посадке сломали серву в блоке наклона рамы. Вот теперь думаю, чинить серву или делать новую раму, аля эцилоп, с более легкими сервами и шестернями (или ремнями)…

Видео с камеры GoPro одного из первых испытательных полетов. Без монтажа и программной стабилизации картинки -