（12）配置Notch滤波器（一）

文章目录

前言

1 陷波滤波器设置概述

2 启用陷波滤波器

3 陷波滤波器控制类型

4 确定陷波滤波器的中心频率

5 滤除的谐波数量

6 检查陷波滤波器的有效性

7 双层/三层陷波

前言

ArduPilot 支持两个陷波滤波器，对于电机来说，其滤波频率可以与电机的旋转频率相联系，对于直升机来说，可以与转子速度相联系，并提供主频率及其谐波的陷波。

正如在减震(Vibration Damping)主题下所讨论的，管理 ArduPilot 自动驾驶仪的振动对于产生可预测的飞机控制是非常重要的。通常情况下，自动驾驶仪的安装利用内部或外部的机械振动阻尼，以消除最严重的振动。然而，机械阻尼只能到此为止，必须使用软件滤波来消除更多噪音。

对自动驾驶仪来说，振动噪声看起来就像任何其他干扰（如风、湍流、控制链路滑动等），自动驾驶仪必须对其进行补偿，以便控制飞机。这妨碍了姿态控制环路的最佳调整，降低了性能。

ArduPilot 对噪声提供了两种过滤机制。加速计信号的低通滤波器，由 INS_ACCEL_FILTER 控制；陀螺仪信号的低通滤波器，由 INS_GYRO_FILTER 控制；陀螺仪信号的谐波陷波滤波器。

正如在测量振动(Measuring Vibration)部分所讨论的，基本上有两类噪声/振动：在陀螺仪/加速器采样带宽内产生的噪声，以及在带宽内出现的高于这些频率的噪声，它们会导致"倾斜"。别名噪声必须通过改善安装或框架刚性从源头上消除，但上述过滤器可以处理另一种。

对于多旋翼飞机和 QuadPlanes，几乎所有的振动都来自于电机的旋转频率。对于直升机和固定翼，振动与主旋翼/螺旋桨速度有关。

虽然低通滤波器可以有效地减少这种噪音的影响，但有低频设置点会产生大量的相位滞后，因此减少了振荡发生前的积极调优程度，导致调优效果较差。

对于基于陀螺仪的速率控制器，这降低了它们对快速干扰的反应能力。如果陀螺仪的低通滤波器可以设置得更高，那么引起的相位滞后就会更低，调优就会更积极。但这允许更多的噪音和振动，有效地抵消了这种增益。谐波陷波滤波器允许针对电机产生的噪音，允许设置更高频率的低通，并进行更严格的调优。

1 陷波滤波器设置概述

1. 选择如何控制陷波中心频率。请参阅陷波滤波器控制类型(Notch Filter Control Types)。

2. 如果使用静态陷波（通常不推荐）或基于油门(throttle-based)的控制，则需要确定主要噪声频率，以便设置陷波。请参见确定陷波滤波器中心频率(Determining Notch Filter Center Frequency)。

3. 启用陷波滤波器(Enable the notch filter)。

4. 使用 INS_HNTCH_MODE 设置所选的中心频率控制方式。然后，通过阅读本节"陷波滤波器控制类型"(Notch Filter Control Types)中链接的相关页面，设置其相关参数。

5. 在启用陷波后进行试飞和日志分析后（请参阅检查陷波滤波器的效果）(Checking Notch Filter Effectiveness)，可以调整高次谐波滤波器的数量和位置(number and placement of higher harmonic filters implemented can be adjusted)，使用多陷波选项(multi-notch options)，甚至可以配置二次谐波陷波集(INS_HNTC2_ENABLE)，以提高降噪效果。基于网络的"滤波器审查工具"(Filter Review Tool)可用于根据试飞日志进行参数更改试验，以确定最佳配置，而无需进行反复试飞。