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关于INAV地面站的垂直起降（VTOL）功能

2025/5/22大约 13 分钟

一、介绍

当前的 INAV VTOL 固件 已具备可飞行性，但尚未经过广泛测试， 可能仍存在未发现的问题。

本教程适用于以下用户：

  • 有 INAV 多旋翼 与 INAV 固定翼 配置与飞行经验；
  • 理解并能自行编写 Mixer 自定义混控 配置；
  • 理解 VTOL 飞行的 基本物理原理。

VTOL 配置步骤说明

INAV 的 VTOL 功能基于飞控中 两个独立的配置文件切换（Mixer Profile + PID Profile） 实现：

模式Profile 配置功能说明
固定翼（FW）模式Profile 1普通固定翼配置（包括 PID、Mixer）
多旋翼（MC）模式Profile 2普通多旋翼配置（包括 PID、Mixer）

🔁 除 PID 与 Mixer 外的其它参数，在两个模式间是共用的。

设置步骤

✅ 第一步：Profile 1 设置

将 Profile 1 设置为正常的固定翼或多旋翼模式（根据你的机型起飞方式决定先用哪种）。

✅ 第二步：Profile 2 设置

将 Profile 2 设置为另一种形态（例如：如果 Profile 1 是固定翼，这里配置为多旋翼）。

✅ 第三步：模式切换设置（Modes Tab）

在 Configurator 中的 “Modes” 页设置 Profile 切换的开关逻辑，实现手动或自动切换。

✅ 第四步（推荐）：过渡混控配置

建议在 多旋翼 Profile 中配置 Transition Mixing（过渡混控），以便起飞后获得一定空速（推进力）进行平滑切换。

✅ 第五步（可选）：自动化切换（如返航）

可以在 “RTH” 模式下配置自动切换 Profile，以应对 Failsafe（失控）等自动返航场景。

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二、配置流程

2.1 STEP0：加载参数预设 / 模板

  1. 优先查找适用于你机型的 DIFF 文件（推荐使用他人已验证过的 VTOL 配置）。
  2. 如果找不到 DIFF 文件，可以在 Configurator 的“固件刷写”界面中选择“保留当前设置（Keep current settings）”，然后手动将以下 CLI 参数输入进飞控中（参考官方建议参数）。
set small_angle = 180
set gyro_main_lpf_hz = 80
set dynamic_gyro_notch_min_hz = 50
set dynamic_gyro_notch_mode = 3D
set motor_pwm_protocol = DSHOT300 #Try dshot first and see if it works
set airmode_type = STICK_CENTER_ONCE

set nav_disarm_on_landing = OFF  #band-aid for false landing detection in NAV landing of multi-copter
set nav_rth_allow_landing = FS_ONLY
set nav_wp_max_safe_distance = 500
set nav_fw_control_smoothness = 2
set nav_fw_launch_max_altitude = 5000

set servo_pwm_rate = 160 #If model using servo for stabilization in MC mode and servo can tolerate it
set servo_lpf_hz = 30 #If model using servo for stabilization in MC mode

## profile 1 as airplane and profile 2 as multi rotor
mixer_profile 1

set platform_type = AIRPLANE
set model_preview_type = 26
set motorstop_on_low = ON
set mixer_pid_profile_linking = ON

mixer_profile 2

set platform_type = TRICOPTER
set model_preview_type = 1
set mixer_pid_profile_linking = ON

profile 1 #pid profile
set dterm_lpf_hz = 10
set d_boost_min =  1.000
set d_boost_max =  1.000
set fw_level_pitch_trim =  5.000
set roll_rate = 18
set pitch_rate = 9
set yaw_rate = 3
set fw_turn_assist_pitch_gain = 0.4
set max_angle_inclination_rll = 450
set fw_ff_pitch = 80
set fw_ff_roll = 50
set fw_p_pitch = 15
set fw_p_roll = 15

profile 2
set dterm_lpf_hz = 60
set dterm_lpf_type = PT3
set d_boost_min =  0.800
set d_boost_max =  1.200
set d_boost_gyro_delta_lpf_hz = 60
set antigravity_gain =  2.000
set antigravity_accelerator =  5.000
set smith_predictor_delay =  1.500
set tpa_rate = 20
set tpa_breakpoint = 1200
set tpa_on_yaw = ON #If model using control surface/tilt mechanism for stabilization in MC mode
set roll_rate = 18
set pitch_rate = 18
set yaw_rate = 9
set mc_iterm_relax = RPY

save

2.2 STEP1：在配置文件 1 中配置为普通固定翼

选择第一个 Mixer Profile 和 PID Profile：

在 CLI 中切换到你希望先配置的 mixer_profile 和 pid_profile。

如果你已经加载了上述预设，也可以通过图形界面（GUI）进行切换。

mixer_profile 1  # 在本例中，我们先配置 profile 1
set mixer_pid_profile_linking = ON  # 让 mixer_profile 控制对应的 pid_profile 切换
set platform_type = AIRPLANE
save

配置固定翼/多旋翼参数：

正常配置你的固定翼或多旋翼，或者你可以默认设置

  • DShot 电调协议的可用性取决于你使用的输出数量和飞控型号。你可以修改电机接线，或者使用 Oneshot/Multishot 协议，并校准油门范围。
  • 如果希望某个电机在该模式中停止运行，可以将该电机设置为 throttle = -1。
  • 建议进行一次试飞，以确保所有功能正常工作，并根据情况进行参数调试和舵机微调。
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2.3 STEP2：在配置文件2中配置为多旋翼

切换到另一个 Mixer 配置文件和 PID 配置文件：

在 CLI 中，切换到另一个 mixer_profile 及其对应的 pid_profile。

如果你之前已加载预设模板，也可以在图形界面中切换 mixer_profile/pid_profile。

mixer_profile 2
set mixer_pid_profile_linking = ON
set platform_type = MULTIROTOR/TRICOPTER
save

配置多旋翼 / 三旋翼：

  • 将你的飞行器按常规方式设置为多旋翼或三旋翼模式，此次配置适用于 mixer_profile 2 和 pid_profile 2。
  • 在舵机混控中使用 MAX 作为输入信号，用于控制电机倾转，而不会影响舵机的中点位置。
  • 这一阶段主要聚焦在“配置文件特定”的设置，可以通过复制粘贴默认 PID 设置来简化流程。
  • 可以在 motor mixer 中将油门设置为 -1 作为占位符：该电机不会输出，但后续的电机规则仍会生效。
  • 多旋翼模式下开启导航模式需启用罗盘（compass）。
  • 建议进行一次测试飞行，确保系统运行正常，并对参数进行微调。
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尾撑机（Tailsitters）：计划在 INAV 7.1 中支持

  1. 固定翼模式 / 配置文件设置 按照常规方式配置固定翼的飞行模式和配置文件。
  2. 多旋翼模式 / 配置文件设置 尾撑机垂直飞行使用 MultiCopter 类型作为飞控平台类型（platform_type = MULTIROTOR）。
  3. 飞控方向基准 系统默认以固定翼方向为基准（即 ROLL 轴为推力方向）。 所以，在尾撑飞行（多旋翼模式）下需设置：set tailsitter_orientation_offset = ON
  4. 混控设置 在尾撑多旋翼模式下，根据尾撑安装方向配置 ROLL / YAW 混控。在此模式中，YAW 轴为推力方向。
  5. 地面测试 进行地面测试，观察机体方向是否在 INAV Configurator 的 Setup 页签中随之正确变化。

2.4 STEP3：模式设置

我们建议在遥控器上使用 三段拨杆 来控制这些模式，以便飞手可以在任何时候切换进出 VTOL 模式。

以下是在 INAV Configurator 的 Modes 页面底部的一个示例配置：

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通道值范围模式说明
1000~1300启用 Profile1（固定翼模式），关闭过渡
1300~1700启用 Profile2（多旋翼模式），打开过渡（用于加速）
1700~2000启用 Profile2（多旋翼模式），关闭过渡
  • 配置文件切换功能将在启动后完成运行时传感器校准（约 15～30 秒）后可用。当启用导航模式或位置保持模式时，将无法进行配置文件切换。
  • 默认情况下，系统使用 mixer_profile 1。当启用 MIXER PROFILE 2 模式 时，系统将切换至 mixer_profile 2。
  • 配置成功后，在 INAV Configurator 中刷新相关页面时，你将看到配置文件和模型预览相应变化。
  • 使用 MIXER TRANSITION 模式，可在多旋翼模式下获得空速。请根据需要正确设置此模式。

2.5 STEP4：倾转舵机设置

设置倾转舵机的正确运行对于实现良好的偏航控制至关重要。虽然使用默认设置也能工作，但通常会导致你的飞行器在每次偏航操作时向前“爬行”。

下面的步骤将指导你如何 微调倾转舵机 以实现理想的控制效果：

1. 将倾转舵机设置为 45 度角：

  • 将倾转舵机连接并供电至飞控。
  • 将模式开关拨至中间位置，进入 Transition Mode（过渡模式）。
  • 在 Outputs 页面中查看对应舵机通道的输出是否为 1500μs。
  • 在此状态下，舵机应位于 45 度位置，你可以将电机与螺旋桨安装到倾转支架上，使其相对于水平线朝上倾斜 45 度。

备注 1： 如果你使用的是专用倾转舵机组件，可能舵机或安装架上会有刻度标记，帮助你对准 45 度角。若由于舵机齿轮与控制臂/安装板的啮合关系导致角度略有偏差，没关系，后续步骤会自动进行补偿。

备注 2： 如果你是通过连杆调整倾转角度，建议把控制臂尽量调至舵机中位位置。一般来说，当安装板倾斜 45 度时，舵机臂应大致垂直于机身。

2. 切换到多旋翼 / 三旋翼模式：

  • 假设你已按步骤 1 和 2 设置好混控配置，现在可以切换至 MultiCopter / TriCopter 模式。
  • 此时电机应向上倾转，若没有，前往 Outputs 页面反转对应舵机。
  • 虽然不要求精确 90 度向上，但应尽量接近垂直。
  • 同时在 Mixer 页确认 MAX 的值为 100 / -100，确保舵机能打满行程。

3. 调整多旋翼模式下的最大行程：

  • 在多旋翼模式下，进入 Outputs 页面，调整舵机通道的 MIN 和 MAX 值，使得电机在舵机打满时略向后倾。
  • 将螺旋桨对准尾部或机翼，检查两边倾斜角度是否对称。

备注： 可使用卡尺或量块检测间距；或者将舵机调整到刚好螺旋桨接触到机翼，然后分别对两边 同时调整相同幅度的 MIN 和 MAX 值，确保两边角度一致。

4. 调整固定翼模式下的最小位置：

  • 切换至固定翼模式，重复上一步。
  • 确保舵机在此模式下将电机完全朝前水平指向。
  • 同样在 Outputs 中调整 MIN 和 MAX 值。

备注： 正确对齐非常重要，否则飞行时会产生偏滚。若使用的是专用倾转舵机，可通过测量舵机前边缘与电机安装板前边缘的距离来确保一致性。

5. 调整倾转舵机垂直角度：

  • 切换回多旋翼模式，打开 Mixer 页面。
  • 在 STEP2 中的混控设置中，将 MAX 值由 100/-100 逐步缩小至如 80/-80，直到电机能完全垂直向上。

每次调整后记得 Save & Reboot，更改才会生效。

  • 用遥控器拨动偏航摇杆至最左和最右，检查： 偏航左：左电机向后倾，右电机向前倾； 偏航右：相反方向。

5. 调整倾转舵机垂直角度：

  • 切换回多旋翼模式，打开 Mixer 页面。
  • 在 STEP2 中的混控设置中，将 MAX 值由 100/-100 逐步缩小至如 80/-80，直到电机能完全垂直向上。

每次调整后记得 Save & Reboot，更改才会生效。

  • 用遥控器拨动偏航摇杆至最左和最右，检查： 偏航左：左电机向后倾，右电机向前倾； 偏航右：相反方向。

6. 调整倾转舵机偏航控制幅度：

  • 回到 Mixer 页面，在多旋翼模式下，调节 “Stabilized Yaw” 对应舵机的值（原设为 ±50）。
  • 可尝试从 ±30 开始逐渐增加，直到两侧舵机动作幅度一致且对称。

最大值应以：两侧舵机对称运动且无一侧提前停止为准。

7. 检查操作与方向是否正确：

  • 多次切换 “固定翼→过渡→多旋翼” 模式，观察舵机是否记住设定状态。

    • 固定翼模式：舵机前倾、水平。
    • 多旋翼模式：舵机垂直、电机朝上，偏航时电机对称动作。

可选操作：简化负值设置

  • 如果你不喜欢在 Mixer 中使用负值，可以通过反转舵机方向（Outputs 页），然后将原来的负值设置为正值。
  • 反转后请再次检查 MIN / MAX 设置，并确认： 偏航控制动作正确； 固定翼时电机水平指向； 多旋翼时电机垂直指向。

2.6 STEP5：过渡混控设置

Transition Mixing（过渡混控） 主要用于多旋翼模式下，在切换至固定翼模式之前 获取足够的空速。当你激活 MIXER TRANSITION 模式时，相关的电机或舵机会按照你配置的方式进行动作。

重要提醒：

  • 一旦激活了导航模式（如定点、返航等），Transition Mixing 的输入将被禁用。
  • 如果你希望在 VTOL 模式下实现返航（RTH） 且不失速，启用 Transition Mixing 是必要的前提条件。

舵机过渡混控（适用于倾转旋翼 VTOL）：

  • 适用情况： 当你使用倾转旋翼架构时，需要让电机在固定翼和多旋翼模式之间平滑过渡角度。
  • 操作步骤：
  1. 打开 Mixer（混控）页面。
  2. 点击 “Add new mixer rule” 添加新的舵机混控规则。
  3. 在 Input 下拉框中选择 “Mixer Transition”。
  4. 设置合适的 Weight（比例）/ 固定值，用于控制过渡时的电机倾斜角度（比如 45° 倾角，对应 45 值）。
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电机“过渡混控”：用于专用前向电机配置

在电机混控中设置：

  • 若 throttle 的值在 -2.0 到 -1.0 之间：则在启用“混控过渡模式”（MIXER TRANSITION）时，该电机将 无视遥控器油门位置而旋转，速度为 abs(throttle) - 1 所对应的油门范围。
  • 空中模式类型（Airmode type）必须设置为 "STICK_CENTER"。 禁止使用 "THROTTLE_THRESHOLD" 模式，否则在油门未达到阈值前，该“负值”电机将不会开始旋转。
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尾座式机型（TailSitter）“过渡混控”说明：

无需额外设置。在**角度模式（Angle Mode）**下，固件会自动将目标俯仰角（target pitch angle）加上 45 度偏移量，实现过渡混控功能。

借助以上设置，尾座机可以在进入固定翼飞行模式时避免失速，从而实现顺畅、安全的模式切换。

三、自动模式切换（自动返航）（可选项）

这是 测试最少的功能之一，主要用于 在失控返航（RTH）时的自动飞行模式切换。

在正确配置后，模型会先以固定翼（FW）模式高效返航，然后切换至多旋翼（MC）模式，以实现更稳定、更安全的降落。

3.1 启用自动切换功能：

在 多旋翼模式的 mixer_profile（如 mixer_profile 2）中，输入以下 CLI 命令：

mixer_profile 2
set mixer_automated_switch = ON

3.2 设置过渡延时（多旋翼 → 固定翼）

用于指定模型在从 MC 切换至 FW 前，需要多少时间来获得足够空速（单位为 100ms）

mixer_profile 2
set mixer_switch_trans_timer = 30   # 等于 3 秒

3.3 在固定翼模式配置自动切换（FW → MC）

若你希望在返航末尾自动降落为 MC 模式，需在 FW profile 中也启用：

mixer_profile 1
set mixer_automated_switch = ON

3.4 保存设置：

save

⚠️ 若所有配置文件中的 mixer_automated_switch 均为 OFF（默认值），则模型将不会进行自动过渡。此时，你仍可在手动切换模式后再启用导航功能。

四、实测建议与经验分享

通用建议：

  • VTOL 模型在 MC 模式下，在大风中飞行风险较高，请谨慎测试。
  • 在尝试中空切换前，请确保你具备从失速中恢复的能力。
  • 阅读并理解每一条 diff all 配置，在首飞前能避免多数问题。

倾转旋翼机建议：

  • 某些倾转旋翼机在启用 MIXER TRANSITION 时，可能出现“偏航/横滚联动振荡”问题，

    • 解决方案：1. 使用“桨叶相对相遇于顶部/后部”的安装方式，平衡力矩和 P 因素影响；2. 在倾转电机上加入少量偏航混控（约 0.2）。

  • 在 FW 模式切换初期，倾转电机正在提供升力，但后电机尚未介入，可能引发“俯仰陡然上升”。

    • 建议： 1.加快倾转舵机速度以缩短过渡时间； 2.降低固定翼切入时的油门来缓解冲击。

专用前向电机建议：

  • 这种 VTOL 架构最容易设置；
  • 可以分别为悬停和前飞使用不同电机/螺旋桨组合，提升效率。

————本文引用至INAV官网： https://github.com/iNavFlight/inav/blob/master/docs/VTOL.md

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