Типовые задачи и их разбор

Цель: обучающиеся решают типовые задачи испытаний и распознают, к какому типу относится незнакомая задача.

Ниже — разбор задач, повторяющихся в том или ином виде на большинстве состязаний. Каждая дана как проработанный пример (worked example): с решением и с разбором того, где обычно ошибаются.

Тип 1. Расчёт времени полёта

Задача. Аппарат с аккумулятором 4S 2200 мА·ч. Средний ток в полёте 18 А. Требуется оставить 25 % запаса. Сколько минут можно планировать на задание?

Решение.

Где ошибаются:

• забывают перевести мА·ч в А·ч (2200 → 2,2);
• считают без запаса и получают 7,3 минуты — на практике это посаженный в ноль аккумулятор или аварийная посадка;
• берут ток «из головы», а не из условия или лога.

Тип 2. Выбор аккумулятора по токоотдаче

Задача. Четыре мотора потребляют в пике по 22 А. Какой минимальный C-рейтинг нужен для аккумулятора 1500 мА·ч?

Решение.

Суммарный пиковый ток: $I = 4 \cdot 22 = 88$ А.

Требуемый рейтинг: $C_{\min} = \dfrac{I}{C_{\text{ёмкость}}} = \dfrac{88}{1{,}5} \approx 59$

Значит, нужен аккумулятор не ниже 60C, а с запасом — 75C.

Где ошибаются:

• считают ток одного мотора вместо суммы всех четырёх;
• берут рейтинг впритык: заявленные производителем C часто оптимистичны, и запас обязателен;
• путают ёмкость в мА·ч и А·ч при делении.

Тип 3. Диагностика по симптому

Задача. Аппарат при взлёте резко переворачивается на левый бок. Назовите три возможные причины и порядок проверки.

Решение — по методу деления пополам:

1. Направление вращения или расположение винтов. Проверяется первым: самая частая причина, проверка бесплатна и занимает секунды.
2. Порядок моторов в настройках. Проверяется на вкладке моторов по одному.
3. Ориентация полётного контроллера. Наклоняем аппарат и смотрим на модель в конфигураторе.

Где ошибаются: начинают с перенастройки ПИД. Регулятор здесь ни при чём: аппарат переворачивается сразу, не успев ничего отрегулировать. Признак того, что дело в конфигурации, а не в настройке, — отказ происходит немедленно и одинаково каждый раз.

Тип 4. Чтение лога

Задача. В логе видно: напряжение падает с 15,2 до 13,1 В при увеличении газа, затем восстанавливается до 14,8 В. Аппарат при этом «клюнул» вниз. Что произошло?

Решение.

Просадка 2,1 В под нагрузкой на 4S — это более 0,5 В на ячейку. Причина — высокое внутреннее сопротивление аккумулятора: он изношен или его токоотдачи не хватает. Просадка вызвала кратковременную нехватку мощности, отсюда потеря высоты.

Вывод: аккумулятор отбраковывается или подбирается с большей токоотдачей. Настройки регулятора здесь ни при чём.

Где ошибаются: видят «клевок» и идут настраивать ПИД. Ключ к решению — восстановление напряжения после снятия нагрузки: если бы дело было в регуляторе, напряжение вело бы себя иначе.

Тип 5. Автономный алгоритм

Задача. Аппарат должен пройти по маршруту из четырёх точек и вернуться. Расстояние между точками меняется от попытки к попытке. Как построить решение, устойчивое к изменению?

Решение.

Плохо: жёстко зашитые времена и расстояния («лететь вперёд 6 секунд»). При изменении конфигурации решение разваливается — а жюри именно это и проверяет.

Хорошо: решение опирается на обратную связь, а не на время:

• координаты точек читаются из задания, а не зашиваются;
• переход к следующей точке — по факту достижения текущей с заданным допуском;
• есть условие выхода по таймауту на случай недостижимой точки;
• есть обработка отказа: потеря позиционирования → безопасное поведение.

Где ошибаются: подгоняют константы под конкретную расстановку на тренировке. Это работает ровно до первой смены конфигурации — то есть до зачётной попытки.

Тип 6. Расчёт съёмки

Задача. Нужно снять участок 200×100 м с перекрытием 70 % вдоль маршрута. Камера FOV 84°, высота полёта 60 м. Каков шаг между кадрами?

Решение.

Ширина кадра на земле:

Шаг между кадрами при перекрытии 70 %:

Где ошибаются: подставляют в тангенс полный угол вместо половины. Ошибка ровно вдвое, а результат выглядит правдоподобно — поэтому её редко замечают.

Тип 7. Вопрос на безопасность

Задача. В полёте отказал один мотор. Ваши действия?

Решение. Квадрокоптер физически не может управляемо лететь на трёх моторах — он теряет возможность компенсировать момент. Единственно верное действие: немедленно сбросить газ, направив аппарат в сторону от людей.

Где ошибаются: пытаются «дотянуть до площадки». Каждая секунда в воздухе уводит неуправляемый аппарат дальше и делает падение менее предсказуемым. Приоритет — люди, потом имущество, потом аппарат.

Как тренировать решение задач