searchwing-flug-20180919 [Digitale Elektronik und Technische Informatik]

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===== Flug am 19.9.2018 beim MSC Diedorf =====

==== Konfiguration ====

=== Freddy (Flieger 1) ===
  * Pixracer 1 mit FW 1.7.3
  * Propeller 10x7
  * 4000 mAh Akku

=== Flieger 2 ===
  * Pixracer 1 mit FW 1.7.3 aus Freddy ausgebaut und auch im zweiten benutzt
  * Propeller 10x8
  * 4000 mAh Akku

==== Beschreibung vom Flugfeld ====

Mit Freddy den Rollwagen ausprobiert. Runtergefallen. Propeller hat Wagen berührt. Motor rausgefallen.
Ohne Motor das Katapult ausprobiert. (=> Gut? Schlecht?)

Beim zweiten Flieger nach irgendwelchen Meldungen von unbekannten Parametern den Pixracer aus dem Flieger 1 eingebaut. Manuellen Start und Autostart ausprobiert. Der Schwerpunkt lag auf dem Servokabel unterm Flügel. Jürgen hat im manuellen Flug keinen Trimm benötigt. Im zweiten Flieger war der Pixracer mit FW Version 1.8 mit dem X-UAV Setup eingebaut. Man muss wahrscheinlich die .config im Homeverzeichnis vom Laptop löschen, wenn man vorher mit dem anderen Setup geflogen ist.

Wunderschöner Autostart!

Mit dabei: Anna, Christian, Gregor, Jonas, Jürgen, Lukas 

==== Daten ====

  * [[https://review.px4.io/plot_app?log=2171fbb6-ecc0-43b8-ad0c-386d717d7c2f|Flight Review - first flight]]
  * [[https://review.px4.io/plot_app?log=6f7464a8-cb90-42b8-bb6e-3f947682ed6b|Flight Review - second flight]]
  * [[https://review.px4.io/plot_app?log=b35b3054-ca70-4e56-ad30-206b863e9f83|Flight Review - third flight]]
  * {{ ::20180919-logs.zip |Pixracer log files (zipped)}}
  * [[https://youtu.be/kpTj9TMslAM|Youtube Kameravideo vom Autostart]]
  * [[https://youtu.be/X1NRNYEkSco|Youtube Video vom Startwagen, Katapult und den Handstarts]]

==== Analyse ====

=== Übersteuern bei der Höhenänderung ===

Im [[https://review.px4.io/plot_app?log=b35b3054-ca70-4e56-ad30-206b863e9f83#Nav-Altitude-Estimate|Höhendarstellung vom dritten Flug]] kann man erkennen, dass der Flieger bei der Höhenänderung übersteuert.

{{::20180919-height-rate.jpg|}}
Bild 1: Heigth Rate Soll vs. Ist

In Bild 1 ist die Sollhöhenänderungsrate vs. die Isthöhenänderungsrate dargestellt (FlightPathAngle). Die tatsächliche Änderung ist größer als die beabsichtigte. Im [[https://github.com/PX4/ecl/blob/2c3a0649429deefcc0ae2348f22bcc536e331048/tecs/tecs.cpp#L502|px4 TECS code]] wird der Pitch anhand der gewünschten Höhenänderungsrate berechnet. Dabei wird die "True Airspeed" verwendet. Da wir kein Pitotrohr haben, wird der True Airspeed im TECS als [[https://github.com/PX4/ecl/blob/2c3a0649429deefcc0ae2348f22bcc536e331048/tecs/tecs.cpp#L161|Mittelwert zwischen minimalem und maximalem möglichem Speed]] geschätzt. Das sind bei uns 15 m/s. Maximaler und Minimaler Airspeed werden über die Parameter FW_AIRSPD_MIN (bei uns 10 m/s) und FW_AIRSPD_MAX (bei uns 20 m/s) gesetzt. In Wahrheit fliegen wir allerdings mit etwa 30 m/s. Deshalb würden wir bei gleichem Pitch doppelt so stark steigen b.z.w. sinken. Um das zu überprüfen könnte man die MIN und MAX Werte so ändern, dass in etwa der Cruise Speed herauskommt.

Der Pitch selbst wird außer im Landeanflug ganz gut gehalten.

{{::20180919-pitch.jpg|}}

In Bild 2 ist der Pitch (Soll vs. Ist) vom dritten Flug und die Geschwindigkeit dargestellt. Der Istpitch folgt dem Sollpitch mit einer kleinen Verzögerung - außer während des Landeanflugs am Ende.

=== Headingfehler beim Start (Kompassproblem) ===

Direkt nach dem Start wird die Headinginformation um ca. 35° korrigiert (siehe Bild 3). Im Bild ist der Yaw in Radian dargestellt.

{{::20180919-ekf-heading.jpg|}}
Bild 3: Extended Kalman Filter Yaw Estimation

  * Ist das wieder ein Kompassfehler?
  * Wurde die Kompassrichtung vor dem Start gegen Handy überprüft?
  * Auch nachdem die 6 Eisengewichte direkt vor dem Kompass verklebt wurden?

Während des fehlerhaften Headings versucht der Flieger über Roll zu korrigieren (siehe Bild 4).

=== Wrong Waypoint during climbout results in wrong yaw navigation ===

{{::20180919-yaw-wp.jpg|}}
Bild 4: Yaw and Waypoint during Climbout (Winkel in Grad)

Direkt nach dem Start befindet sich der Flieger im Climboutmode. Der Climboutmode wird verlassen, sobald die Zielhöhe des Takeoffpunktes bis auf 10m erreicht ist. Bei diesem Flug liegt die Höhe des Takeoffpunktes bei 50m. Der Climbout wird deshalb bei 40m Höhe verlassen. Während des Climbouts wird der Yaw Setpoint offensichtlich falsch berechnet. Nachdem der Climbout verlassen wird, wird der Yaw Setpoint korrekt berechnet. Gemäß Log wird während des Climbouts noch der Startpunkt als Current Waypoint benutzt. Es scheint, dass der Heading Richtung Startpunkt berechnet wird und sich deshalb so schnell ändert.

Als Folge scheint der Navigator zu versuchen das Flugzeug in die Richtung gemäß Yaw zu bewegen. Der Rollwinkel geht bis auf die maximal möglichen 15° während des Climbouts.

PX4 github issue: https://github.com/PX4/Firmware/issues/10547 (Closed)

Update: Ich glaube der Takeoffwaypoint ist nur 60m vom Start entfernt und bis dahin hat der Flieger nicht die Höhe erreicht um den Climbout zu beenden. Der Takeoffpunkt wird ca. zum Zeitpunkt 1:09:50 bei einer Höhe von etwa 20m erreicht. Der Flieger fliegt also während des Climbouts am Takeoffpunkt vorbei und der Yawsetpoint ändert sich sehr schnell.

Also: Takeoffpunkt so weit weg, dass die Höhe auch erreicht werden kann.

=== Telemetrie ===

Die Telemetrie ist bei dem dritten Flug gelegentlich ausgefallen.

{{::20180919-telemetrie.jpg|}}
Bild 5: Telemetrie vs. Distanz

In Bild 5 kann man erkennen, dass die Telemetrie in etwa bis 250m Distanz funktioniert. Die blaue Linie ist zeigt die Distanz zum Startpunkt (=> also bis zur Bodenstation). Auf der grünen Linie repräsentieren die Punkte jeweils eine Telemetriestatusmeldung. Ohne Meldung keine Telemetrie - denke ich...
==== Todos ====

  * Kompass vor den Flügen kalibrieren
  * Takeoffwegpunkt mindestens 300m vom Startpunkt weglegen
  * TECS AIRSPD Parameter verändern und beobachten ob dies bei der Höhenänderung besser funktioniert
  * Ideen für Telemetrie