Quadricoptere Create Aeronautics : controleur centralise

Nouvelle architecture: un SEUL ordinateur (PC central) pilote tout via le reseau filaire. Les anciens scripts multi-PC (helice.lua, central.lua, input.lua, console.lua, propulsion.lua) sont obsoletes.

Materiel

Directement sur le PC central:

• altitude_sensor, Create_DisplayLink (affichage de conduite)
• ender modem (uniquement pour le GPS)
• sortie redstone BOTTOM vers le moteur (15 = arret, 14 = vitesse minimale, 0 = vitesse maximale)

Via le reseau filaire (wired modems):

• 6 Create_RotationSpeedController: 4 helices + 2 propulseurs (roles affectes par calib rsc, persistes dans drone.etat)
• 3 velocity_sensor, un par composante (axes affectes par calib capteurs)
• 1 gimbal_sensor, 1 optical_sensor (vers le sol, 15.5 = rien), 1 stressometer, 1 redstone_relay (joystick), 1 advanced monitor (tactile), 1 linked typewriter (EN ATTENTE: relever ses signatures avec test_signatures, voir lib/ihm.lua)

Installation

1. Copier drone.lua sur le PC, puis: drone maj <url_base> pour telecharger les modules depuis votre depot (Forgejo: URL "raw" du dossier). Autoriser le domaine dans la config http de CC:Tweaked. Ou copier a la main drone.lua + lib/*.lua.
2. Premier lancement: drone cree drone.conf. RELIRE chaque parametre (Y_VOL, Y_MINI, ANGLE_MAX, DIST_SOL, offsets, joystick, moteur...) puis passer verifie = true. Un warning s'affiche tant que ce n'est pas fait.
3. Calibrations depuis l'onglet CALIB, en mode CALIBRAGE pour celles au sol, DANS CET ORDRE (les modes non calibres sont verrouilles en rouge). Toutes sont RE-EXECUTABLES (recablage: relancer la calibration remet ses affectations a zero et prend effet sans relancer le programme). La calib rsc verifie la coherence (retour de l'assiette a l'etat initial entre chaque impulsion, detection des conflits deux RSC -> une meme helice) et s'annule proprement en cas d'incoherence. Les calibrations assistees affichent leurs consignes sur l'ecran de conduite et se valident en touchant le moniteur:
   • gimbal (assistee, en premier): incliner le nez vers le bas puis pencher a gauche; associe les 2 angles bruts au tangage et au roulis (l'association CHANGE d'un vaisseau a l'autre).
   • joystick (assistee): pousser a fond dans chaque direction pour identifier les faces du redstone relay.
   • typew (assistee, OPTIONNELLE): le typewriter emet des codes ASCII (qwerty), le mappage est integre par defaut (0..9, Entree = valider, Backspace = effacer, + / - = consigne +-1). Ne calibrer que si le clavier a un mappage exotique.
   • rsc (drone pose): impulsion sur chaque RSC; l'effet d'assiette designe le coin; sans effet = propulseur. prop_l / prop_r arbitraires: si un virage gauche part a droite, les echanger dans drone.etat. Pour un DRONE TROP LOURD (impulsions sans effet), utiliser rscman.
   • rscman (drone pose, manuelle): chaque RSC tourne a CALIB.RPM_MANUEL (10 rpm); regarder quelle helice tourne et toucher sa position sur l'art (4 coins + prop_l / prop_r); unicite garantie, ANNULER restaure l'etat precedent. Fiabilise aussi prop_l / prop_r (plus d'affectation arbitraire).
   • capteurs (en vol): montee, avancee puis translation gauche identifient l'axe ET la direction de chaque velocity sensor (repere du drone: avant / lateral / vertical, positif = avant / gauche / haut).
   • pid (en vol stationnaire, marge d'altitude): recherche iterative, critere ZERO depassement + temps de reponse minimal + assiette <= ANGLE_MAX. EXPERIMENTAL. Toute modification des parametres de conf dont dependent ces gains (VITESSE_RSC_MAX, VITESSE_RAMPE, ANGLE_MAX) INVALIDE la calibration au prochain demarrage (retour aux gains de la conf + alerte).

Interface (moniteur tactile)

Echelle de texte automatique (la plus grande qui loge le contenu). Navigation par onglets:

• PARAM : edition tactile des parametres (depassement tolere, angles max, POIDS et POUSSEE de l'helice en pixelNewton, vitesses verticales max, rampe, Y_VOL, Y_MINI). Les valeurs modifiees sont persistees dans drone.etat et PRIMENT sur drone.conf sans l'ecraser; modifier un parametre dont depend la calibration PID affiche un rappel de recalibration.
• MODE : boutons de modes + contenu adapte au mode courant (voir ci-dessous), art du quadricoptere (cercles des helices: blanc rpm=0, rouge rpm max, jaune en changement, vert stable; rpm des propulseurs sur les cotes)
• CALIB : boutons des calibrations (gris = a faire, jaune = en cours, vert = faite), consignes et barre de progression, art avec le RSC en cours en VIOLET
• JOURNAL : dernieres lignes du journal de vol

Modes (verrouilles en rouge si une calibration manque, la raison

s'affiche au toucher)

• off : moteur coupe (bottom a 15), tous les RSC a 0
• inactif : moteur ALLUME, tous les RSC a 0, commandes desactivees. Dans tous les modes sauf off, une erreur s'affiche si le moteur ne tourne pas (stressometer a capacite nulle) alors qu'il le devrait
• calibrage : identique a inactif mais AUTORISE les calibrations au sol (gimbal, joystick, typew, rsc); capteurs et pid se lancent en mode vol
• stationnement : helices a pleine puissance inversee (plaquage), propulseurs a 0, commandes desactivees. Conditions d'entree: au sol (optical <= DIST_SOL) ET horizontal (<= ANGLE_MAX). Sortie automatique vers vol si les conditions sont perdues.
• vol : assiette maintenue horizontale (PID tangage/roulis a 0), altitude au PID double regime, deplacement horizontal au joystick via les PROPULSEURS (avance/virage differentiels)
• drone : le joystick commande l'INCLINAISON (jusqu'a ANGLE_DRONE_MAX), deplacement par les helices, propulseurs a 0
• atterrissage : descente douce (VITESSE_ATTERRISSAGE) jusqu'au sol, puis stationnement. Sous Y_MINI, la descente exige un sol POSABLE (optical: bloc detecte, ni eau ni lave): garde-fou ocean
• auto : cible a 2 coordonnees (auto <x> <z> au clavier, pave tactile, ou bouton d'un point enregistre): decollage a Y_VOL, ralliement en avancant (cap estime par GPS), atterrissage sur place. Cible a 3 coordonnees (auto <x> <y> <z>): rallie le point et s'y MAINTIENT a l'altitude y (bornee par le sol et Y_MINI). Bouton ANNULER: retour en vol stabilise a la position courante

La consigne d'altitude se regle aux boutons +-1/+-10 du moniteur ou au TYPEWRITER: taper les chiffres (la saisie s'affiche sur l'ecran de conduite) puis Entree; Backspace corrige; + et - ajustent la consigne de 1 quand aucune saisie n'est en cours.

Points nommes (clavier du PC, 10 max): pt save <nom> | pt go <nom> | pt del <nom> | pt list | rtb (retour au point de decollage de la derniere mission auto).

Regulation

• ASSERVISSEMENT EN CASCADE + FEEDFORWARD, ADAPTATIF (transport a charge et centrage variables a chaque vol):
  1. feedforward de sustentation: rpm d'equilibre calcule depuis POIDS (A VIDE) et POUSSEE_HELICE_MAX (poussee ~ rpm^EXPOSANT), CORRIGE EN CONTINU PAR LA PRESSION mesuree (la poussee diminue avec l'altitude): pousseeEffective = POUSSEE * pression / PRESSION_REF. Mesurer poids a vide et poussee d'une helice et les saisir (conf ou page PARAM). 1b. ADAPTATION DE POIDS: en quasi-stationnaire, le residu du PID de vitesse est transfere lentement vers le feedforward: le drone SE PESE tout seul (poids estime affiche en vol). Remise a zero a chaque decollage (nouvelle cargaison). Plafond: poids total max = RATIO_CHARGE_MAX (60%%) * 4 * poussee de reference, alerte SURCHARGE au dela. 1c. TRIM D'ASSIETTE ADAPTATIF: en stationnaire, la composante statique des corrections d'assiette (centre de gravite decale par la cargaison) est absorbee par un trim par axe; alerte "chargement desequilibre" si |trim| depasse ADAPTATION.SEUIL_DESEQUILIBRE. 1d. GAIN SCHEDULING: la boucle de vitesse est mise a l'echelle du ratio poids estime / poids memorise a la calibration (borne 0.5..2): calibrer avec n'importe quelle charge, les gains suivent la cargaison. Procedure par vol: charger -> mode vol -> 5-10 s de stationnaire (pesee + trim + alertes) -> partir. Aucune recalibration.
  2. boucle externe: erreur d'altitude -> consigne de vitesse verticale (P, bornee V_MONTEE_MAX / V_DESCENTE_MAX)
  3. boucle interne: PID sur la vitesse verticale mesuree (velocity sensor vertical calibre; a defaut, derivee filtree de l'altitude), deux jeux de gains montee / descente Consigne rampee (VITESSE_RAMPE), derivee sur la mesure et integrale conditionnelle (zero-depassement).
• Deux calibrations PID complementaires (onglet CALIB, mode vol):
  • pid (auto-tune): recherche iterative en boucle fermee, garde le meilleur essai valide (zero depassement, assiette bornee)
  • pidmath (methodes mathematiques): identification du modele en boucle ouverte autour du feedforward (echelon -> K, tau, L), gains candidats par COHEN-COON et ZIEGLER-NICHOLS, validation en boucle fermee des deux, conservation du meilleur valide (version adoucie appliquee si aucun ne passe) Conseil: regler POIDS/POUSSEE d'abord, puis pidmath (rapide), puis pid si besoin d'affiner.
• PID assiette: tangage et roulis vers leurs cibles; mixage par coin: base + corrections signees.
• Moteur asservi au stressometer: augmente si l'utilisation depasse STRESS_HAUT, diminue sous STRESS_BAS (economie). Le moteur est dimensionne pour suffire; en cas de SURCHARGE malgre le maximum, les PROPULSEURS sont reduits en priorite (facteur 0.3) + alerte, puis retablis quand le stress redescend.
• Carburant: deux valeurs sur le 2e display link: POURCENTAGE de reserve (ligne 1) et AUTONOMIE en minutes (ligne 2), estimee par apprentissage glissant (EMA, CARBURANT.LISSAGE) de la consommation; les ravitaillements et le mode off sont exclus de l'apprentissage. Alerte sous SEUIL_ALERTE.
• Moteur: pre-boost a pleine puissance (MOTEUR.BOOST secondes) a chaque passage vers un regime exigeant (ex: inactif -> stationnement) pour eviter l'overstress transitoire.
• Reactivite: le GPS (appel bloquant jusqu'a 2 s) est isole dans une tache dediee alimentant un cache; l'interface et la navigation ne bloquent jamais dessus. Messages longs de l'ecran de conduite: defilement par segments de mots entiers (indicateur i/n).

Fichiers

• drone.conf : parametres utilisateur (cree si absent)
• drone.etat : mode, consigne, roles RSC, axes capteurs, gains calibres, point de decollage (restaures au reboot; en vol, la consigne repart de l'altitude reelle)
• drone.log : journal de vol (rotation a 64 Ko)

Points d'attention

• tanks(): si la capacite n'est pas fournie par le jeu, la conf CARBURANT.CAPACITE_TANK sert de repli.