TECS（全能量控制系统）速度和高度调整指南

本文将介绍如何调整 TEC 系统，以实现速度和高度控制。

校准空速传感器

这仅适用于使用空速传感器的情况。

正确安装和校准的空速传感器可使您的模型在飞行时更好地控制空速，从而可以安全地使用较低的速度，延长续航时间。因此，如果您想最大限度地提高飞机的爬升性能和续航时间，使用空速传感器并对其进行正确设置是值得的。如何校准空速传感器的说明 可以在这里找到.

备注

滑翔机飞行员 设置 TECS_SPDWEIGHT 您还可以使用空速传感器，利用 TECS 控制空速的能力。

调整螺距至伺服环路

TECS 速度和高度控制器的性能取决于螺距到伺服控制环路是否调整正确。在飞行稳定调整 TECS 之前，您需要按照《TECS》中的说明飞行稳定调整螺距环。 滚动、俯仰和偏航控制器飞行稳定调整.

设置初始参数 - 节流阀/电门、俯仰角、空速和垂直速度限制

如果您有正确校准的空速传感器和调整良好的俯仰-伺服环路，那么油门、俯仰角、空速和垂直速度限制就是使 TECS 算法良好运行的最后关键。

备注

如果不使用空速传感器，则跳至 以下部分用于在没有空速传感器的情况下设置初始参数.

下面的说明是在飞机以下列设置的速度飞行时，进行一系列测量的基础。 空速巡航 这代表您最可能的飞行速度。这些测试的飞行速度为 空速巡航 除非有助手喊出空速，否则这是不现实的。 空速巡航的中间区域飞行。 最小风量 和 最大风速 对于大多数应用来说，这已经足够了。那些希望获得最佳性能的用户可以利用日志数据，在多次飞行中拨号。

  1. 设置最大节流百分比 THR_MAX.最大油门应设置为能使飞机在最大俯仰角（默认值 20 度）下爬升的值。 空速巡航.对于中等动力的飞机来说，默认值 75% 应该没问题。低动力飞机需要将默认值提高到 100%，高动力飞机（能够垂直爬升）则需要降低默认值。

  2. 设置在 空速巡航 通过调整 TRIM_THROTTLE 参数。这可以通过在 FBWA 模式下测试不同的节流阀设置来初步确定。

  3. 设置最大和最小空速限制（以米/秒为单位）。 最大风速 和 最小风量 参数 最大风速 应设置为略低于飞机在平飞时的最大速度，油门设置为 THR_MAX. 最小风量 应设置为飞机在平飞时不会失速的最慢飞行速度。

  4. 设置最大俯仰角 ptch_lim_max_deg (度）时，飞机可以飞行的高度（单位：度 THR_MAX.这可以通过在 FBWA 中进行最大俯仰角爬升并将油门调到最大来确定，并在爬升过程中检查空速。如果空速上升超过 空速巡航 在爬升过程中，要么增加 ptch_lim_max_deg 或减少 THR_MAX.如果低于 最小风量 在爬升过程中 ptch_lim_max_deg 或增加 THR_MAX .确保为电池电压降低或其他影响导致的功率下降留出一定余量。请记住，电力系统在飞行结束时提供的电量仅为开始时的 80%。

  5. 设置最小俯仰角 ptch_lim_min_deg (度）时，飞机可以飞行的高度（单位：度 THR_MIN 可在不超速的情况下飞行。

  6. 设置最大爬升率 TECS_CLMB_MAX (米/秒）。这是飞机在油门设置为 THR_MAX 并以 空速巡航.对于电动飞机，应确保在飞行即将结束、电池电压降低时能达到这一数值。在 FBWA 模式下，可以通过将油门设置为 THR_MAX.

  7. 设置最小沉降率 TECS_SINK_MIN (米/秒）。这是飞机在油门设定为 THR_MIN 并在 空速巡航.可以通过在 FBWA 状态下关闭油门并从高空向下滑行来测量。

  8. 设置最大沉降率 TECS_SINK_MAX (米/秒）。如果该值过大，飞机在下降时可能会超速。应将其设置为在不超过俯仰角下限和不超过以下值的情况下可以达到的值 最大风速.

设置初始参数 - 不使用空速传感器时

使用 GCS 和助手，或飞行日志：

  1. 在 FBWA 中设置所需的巡航速度和油门。可以使用 PTCH_TRIM_DEG 参数，以便在所需的油门水平上实现平飞。如果巡航速度过快，请降低油门并增加 PTCH_TRIM_DEG 直到高度保持不变，反之亦然。设置 TRIM_THROTTLE 到该节流阀值。

  2. 在 FBWA 中，进行全油门全后摇杆爬升（您也可以使用 THR_MAX 如果全油门似乎过大）。设置 ptch_lim_max_deg 使您保持接近巡航速度，或至少不低于安全飞行速度。注意稳定状态下的爬升率，并设定 TECS_CLMB_MAX 在电池电量不足的情况下，将爬升率设置为该值的 80%，以获得裕度。您可以通过以下方法设置较低的飞行员要求爬升率 fbwb_climb_rate但是，您希望 TECS 能够最大限度地发挥飞机的能力，以应对突然的高度需求变化，例如切换到 RTL，从而最大限度地提高飞机的爬升能力，以摆脱困境。

  3. 设置 TECS_PITCH_MAX 至 ptch_lim_max_deg.

  4. 现在，在操纵杆居中的情况下空转油门，并确定下降速度。设定 TECS_SINK_MIN 到这一比率。

  5. 使用怠速油门，向下全推升降舵，建立新的下沉率。如果飞机超速，将 ptch_lim_min_deg 调至更高值。设置 TECS_SINK_MAX 到最大下沉速度。

备注

最小风量, 空速巡航和 最大风速 在没有空速传感器时不使用（除非 tecs_synairspeed 通常不建议启用，因为合成空速估计有时可能会非常错误。但是 最小风量 和 最大风速 应设置为正常的最低和最高飞行速度，以便 自动飞行稳定调整 和 防止失速 功能正常工作。

飞行测试

  1. 使用自动、RTL 或制导模式将飞机置于航点附近空闲状态。检查飞机是否保持高度，没有明显的俯仰或高度变化超过 10 米。如果飞机出现高度摆动，则尝试增加 tecs_time_const 以 1 为增量（不要增加到 10 以上）。如果需要增加到 10 以上才能减少高度振荡，则通常表明螺距到伺服环路的调整或螺距角和爬升率限制的设置出现了问题。

  2. 验证 THR_MAX, ptch_lim_max_deg 和 TECS_CLMB_MAX 是否设置正确。这些参数的设置可通过在位置悬停、RTL 或制导模式下指令不小于 50 米的正高度变化来检查。目标是将这些参数设置为爬升所需的节流阀约为 THR_MAX此时，飞机保持空速，要求的俯仰角约为 5 度。 ptch_lim_max_deg.

    1. 如果速度下降到所需值以下，而节流阀升至并保持在 THR_MAX那么 TECS_CLMB_MAX 应减少或 THR_MAX 增加。

    2. 如果要求的俯仰角一直处于由 ptch_lim_max_deg则俯仰角限值 ptch_lim_max_deg 或最大爬升率 TECS_CLMB_MAX 需要减少。

  3. 验证 ptch_lim_min_deg 和 TECS_SINK_MAX 是否设置正确。这些参数的设置可通过在位置悬停、RTL 或制导模式下指令不小于 50 米的负高度变化来检查。目的是将这些参数设置为节流阀处于 THR_MIN，空速低于 最大风速 (如果不使用空速传感器，则通过目测确认航模的速度没有增加太多），并且要求的俯仰角大约高出 5 度 ptch_lim_min_deg.

    1. 如果速度过快，那么 TECS_SINK_MAX 应该减少。

    2. 如果要求的俯仰角一直处于由 ptch_lim_min_deg则俯仰角限值 ptch_lim_min_deg 需要降低（变得更负），或者最大下沉速率 TECS_SINK_MAX 需要减少。

如果高度响应出现振荡，可以尝试增加 TECS_PTCH_DAMP 以 0.1 为增量（不要超过 0.5，除非您知道如何使用Mission Planner地面站调整窗口检查 nav_pitch 信号中的噪声是否过大），然后尝试增加 tecs_time_const 以 1.0 为增量。

备注

如果您没有使用空速传感器，但在使用默认参数时出现了俯仰和高度振荡问题，那么这通常表明您的俯仰到舵机环路调整不当，或者您的模型可能存在严重的推力线偏差，油门变化会导致明显的俯仰角变化。理想情况下，您应该首先改进俯仰环的调整，然后再调整 TECS_PTCH_DAMP 和 tecs_time_const 如本文所述。

如果使用空速传感器，则调整 TRIM_THROTTLE 使其与控制器在恒定高度位置悬停时所需的平均油门量相匹配。如果不使用空速感应，则调整 TRIM_THROTTLE 以达到您满意的飞行速度。

微调

可以调整以下参数来微调控制器的响应：

THR_SLEWRATE:这是一秒钟内油门变化的最大百分比。设置为 100 意味着一秒钟内油门变化不超过全油门范围的 100%。降低该值可减少大风条件下的节流阀 "突变"，但会降低控制器的精度，如果降低过多，会产生节流阀、速度和高度的振荡。

TECS_THR_DAMP:这是油门需求回路的阻尼增益。增大该值可增加阻尼，以修正速度和高度的振荡。 如果不使用空速传感器，该增益将不起作用。

tecs_integ_gain:这是控制回路的积分器增益。增大该增益可提高速度和高度偏差的修正速度，但会减小阻尼并增加过冲。

TECS_RLL2THR:增大该增益可增加用于补偿转弯产生的额外阻力的油门量。理想情况下，该增益应设置为 45 度转弯所产生的额外下沉率（米/秒）的约 10 倍。如果飞机最初在转弯时损失能量，则增大该增益；如果飞机最初在转弯时获得能量，则减小该增益。高效的高纵横比飞机（如动力帆船）可以使用较低的值，而低效的低纵横比模型（如三角翼）可以使用较高的值。 如果不使用空速传感器，该增益将不起作用。

TECS_SPDWEIGHT:该参数用于调整俯仰控制对速度与高度误差的权重。将其设置为 0.0 时，俯仰控制将控制高度而忽略速度误差。这通常会提高高度精度，但空速误差较大。将其设置为 2.0 将使俯仰控制回路控制速度而忽略高度误差。这通常会减少空速误差，但会增大高度误差。默认值 1.0 允许俯仰控制同时控制高度和速度。

备注

如果 TECS 没有空速估计值，则该参数无效，此时将使用 0.0 值。要提供空速估计值，必须安装空速传感器，或者 tecs_synairspeed 必须设置为 1。

备注

滑翔机飞行员:将该参数设置为 2.0（滑翔机将调整俯仰角以保持空速，忽略高度变化）。

备注

当 高扬 在使用该功能并要求 TECS 关闭油门滑行时，如果有空速估计值，将自动使用 2.0 值。

TECS_PTCH_FF_K:该参数可与 tecs_ptch_ff_v0 在要求的空速和俯仰姿态之间提供前馈增益。最好与 TECS_SPDWEIGHT 设置为 2.0。如上所述，这对滑翔机是合适的。 TECS_PTCH_FF_K 可以提高对速度需求变化的响应速度。

备注

该参数的单位是当前所需空速与 TECS_PTCH_FF_V0 之间每米每秒的俯仰弧度。合适的值为负值（俯仰随速度需求增加而减小）。滑翔机的合理起始值为 -0.04，阻力较大的机身为 -0.08。

要调整该参数，可使用 FBWB 手动输入速度需求变化，或设置涉及 DO_CHANGE_SPEED 项目的任务。将 TECS_PTCH_FF_V0 设置为飞机的正常飞行速度。这也应该是飞机在 FBWA 模式下无俯仰输入时的滑行速度（即以 STAB_PTCH_DOWN 参数指定的俯仰姿态飞行时的速度）。查看此类飞行的日志时，请查看机载日志中的 TECS 螺距积分器项目 (TECS.iph)。通常情况下，当飞机以较高的空速飞行时，俯仰积分器会减小（变得更负），反之亦然。我们的目标是使用前馈增益来减少该积分器值所需的变化，从而将飞机调整到新的空速。如果当要求的空速增加时 TECS.iph 值变为负值，则应将 TECS.iph 设为负值。 TECS_PTCH_FF_K 更多负值。如果要求的空速增加时，TECS.iph 值变为更多正值，则应将 TECS.iph 设为负值。 TECS_PTCH_FF_K 值更正。当这一过程完成，前馈增益提供了所需的大部分俯仰姿态变化时，TECS.iph 值就不需要太大的变化。这样就能更好地跟踪所需空速的变化。

高级参数

TECS_VERT_ACC:这是控制器用于修正速度或高度误差的最大垂直加速度（向上或向下）。默认值为 7 m/s/s（相当于 +- 0.7 g），允许在需要从低速状态恢复时进行合理的俯仰变化。

TECS_HGT_OMEGA:这是用于融合垂直加速度和气压高度的互补滤波器的交叉频率（以弧度/秒为单位），以获得高度率和高度的估计值。提高该频率会使解决方案更倾向于使用气压计，而降低该频率则会使解决方案更倾向于使用加速度计数据。

TECS_SPD_OMEGA:这是用于融合纵向加速度和空速的互补滤波器的交叉频率（以弧度/秒为单位），以获得改进的空速估计值。提高该频率会使解决方案更倾向于使用空速传感器，而降低该频率则会使解决方案更倾向于使用加速度计数据。

完整参数列表

THR_MAX:这是控制器可使用的最大节流百分比。对于功率过大的飞机，应将其减小到能提供足够推力以最大俯仰角爬升的值 ptch_lim_max_deg.

THR_MIN:这是控制器可以使用的最小节流百分比。对于电动飞机，该值通常设置为零，但如果安装了折叠螺旋桨，则可设置为一个非零的小值，以防止螺旋桨在飞行中反复折叠和展开，或通过螺旋桨的转动提供一些空气阻力，从而提高下降速度。

THR_SLEWRATE (上述定义）

TRIM_THROTTLE:这是正常巡航速度下平飞所需的节流百分比。

最大风速:这是(飞行)控制器在自动油门模式下使用的最大空速（米/秒）。应将其设置为飞机在将油门设置为 THR_MAX.它必须充分高于 最小风量 值，以便(飞行)控制器使用空速精确控制高度（至少比飞行高度高 50%）。 最小风量 建议使用"..."）。对于电动飞机，应确保在飞行结束、电池电压降低时可以达到这一数值。

最小风量:这是速度控制器试图控制的最小指示空速（米/秒）。应将其设置为允许飞机以最大倾角转弯而不会失速的速度。

TECS_CLMB_MAX:这是飞机在油门设置为 THR_MAX 并将空速设置为默认值。对于电动飞机，应确保在飞行即将结束、电池电压降低时能达到这一数值。可通过在位置悬停、RTL 或制导模式下命令高度正向变化 100 米来检查该参数的设置。如果爬升所需的油门接近 THR_MAX 且飞机保持空速，则该参数设置正确。如果空速开始降低，则该参数设置为高，如果爬升和保持速度所需的油门需求明显小于 THR_MAX那么 TECS_CLMB_MAX 应增加或 THR_MAX 减少。

TECS_SINK_MIN:这是节流阀设置为 "0 "时飞机的下沉速度（米/秒）。 THR_MIN 并以与测量时相同的空速飞行 TECS_CLMB_MAX： 最大爬升率（米/秒）.

tecs_time_const:这是 TECS 控制算法的时间常数（以秒为单位）。数值越小响应速度越快，数值越大响应速度越慢。

TECS_THR_DAMP (上述定义）

tecs_integ_gain (上述定义）

TECS_VERT_ACC (上述定义）

TECS_HGT_OMEGA (上述定义）

TECS_SPD_OMEGA (上述定义）

ptch_lim_max_deg:这是控制器要求的最大俯仰角（单位：度）。应将其设置为飞机在保持空速的情况下所能达到的值，同时将油门设置为 THR_MAX： 最大节流阀.

ptch_lim_min_deg:这是控制器要求的最小俯仰角（单位：度）。应将其设置为飞机在油门设置为 THR_MIN.

TECS_RLL2THR (上述定义）

TECS_SPDWEIGHT (上述定义）

TECS_PTCH_DAMP:这是俯仰需求环路的阻尼增益。增大该增益可增加阻尼以纠正高度振荡。如果俯仰伺服控制器调整得当，默认值 0.0 将非常有效。

TECS_SINK_MAX:设置控制器将使用的最大下降速度（米/秒）。如果该值过大，飞机在下降时可能会超速。应将其设置为在不超过俯仰角下限和不使飞机超速的情况下可以达到的值。

算法概述

TECS 是 "总能量控制系统"（Total Energy Control System）的缩写，而 Plane 则是指一种新的控制算法，通过协调油门和俯仰角需求来控制飞机的高度和空速。TECS 操作背后的基本物理原理非常简单，但要了解其工作原理，就必须了解 TECS 所控制的两种机械能。它们是

引力 潜力 能源 = 质量 x 万有引力 x 高度

和

动能 = ½ x 质量 x 速度²

重力势能是物体因其高度而储存的能量，与物体的高度成正比。我们都直观地知道，提高物体的高度需要能量，而当物体下落时，能量就会释放出来。同样，要提高飞机的高度也需要更多的能量，这意味着需要更多的油门。

动能是物体因速度而储存的能量，与速度平方成正比。步枪子弹就是一个例子，虽然它的重量不大，但由于速度快，所以能量很大。我们的飞机虽然没有步枪子弹的速度，但也需要提供能量来提高速度。

飞机的总能量是重力势能和动能之和。飞机在飞行过程中受到的阻力会不断减少其总能量，因此保持高度和速度的唯一方法就是使用发动机提供推力，或利用其他外部能源（如上升气流）。TECS 根据所需的速度和高度计算所需的总能量，并调节节流阀以将总能量保持在所需值。

TECS 算法的另一项工作是确保重力势能和动能之间的平衡是正确的。例如，如果飞机同时飞得过慢和过高，其总能量可能是正确的，但势能过多，动能不足。TECS 尝试通过调整所需的俯仰角来保持势能和动能之间的正确平衡。通过降低机头，能量从重力势能转移到动能，反之亦然。

动能或速度误差与势能或高度误差的权重由以下因素控制 TECS_SPDWEIGHT 参数。默认设置为 1.0 时，速度和高度误差的权重相同。如果 TECS_SPDWEIGHT 如果设置为 0.0，则俯仰角需求将对高度误差 100% 响应，而忽略速度；如果设置为 2.0，则将对速度误差 100% 响应，而忽略高度。

如果不使用空速测量（通过设置 ARSPD_USE 和 ARSPD2_USE =0），则将使用 100% 的俯仰角来控制高度，并根据要求的俯仰角计算节流阀。