第 9 章：特技（空翻）模式怎麼實現

本章學習目標

• 理解空翻其實是「把姿態控制暫時關掉、叫飛機全速繞一軸轉一圈」
• 看懂為什麼空翻必須繞過第 4 章的角度外環（這就是第 4 章思考題的答案）
• 認識空翻的四個階段與可調參數

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9.1 空翻看起來很猛，原理其實很單純

一個漂亮的空翻 = 「短暫地不要『穩定』，改成『全速翻一圈』，轉夠了再接回穩定」。 這台把它拆成四步（HAL/control.c 的特技段 + USER/INIT.c 的 teji 參數）：

1. 墊高：翻之前先短暫加大油門爬升一點（怕翻完掉太多高度）。
2. 進入翻滾：收掉油門 + 繞過角度外環 + 直接命令一個很大的角速度。
3. 數圈：用陀螺積分「轉了多少」，到達設定門檻（約一整圈 360°）就算翻完。
4. 恢復：接回正常姿態穩定 + 補回油門。

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9.2 關鍵：為什麼要「繞過角度外環」

還記得第 4 章的思考題嗎？答案就在這裡。

第 4 章的角度外環目標是「回到某個角度並穩住」。但空翻要的是「持續轉、轉完一整圈」—— 這兩件事是矛盾的：

• 如果用角度外環，你叫它翻到 180°，它到了就會「想停在 180°」，甚至開始往回修正——翻不過去。
• 而且角度在 ±180° 會跳變，外環一遇到就亂了。

所以空翻時，程式把角度外環關掉（旗標 sum.qhqh = 1），直接給內環角速度一個大目標， 讓飛機「不管現在幾度，就給我用這個角速度一直轉」：

if (Angle_roll <= teji.KF_jiaodu_qian)        // 還沒轉夠一圈
{
    thr_temp = 000;                            // ② 收油門
    sum.qhqh = 1;                              //    繞過角度外環！
    pidRateX.desired = teji.KF_jiaosudu_qian;  //    直接命令大角速度（如 1600°/s）
    pidPitch.desired = 0;
    Angle_roll += MPU6050.gyroX * Gyro_G * 0.04;  // ③ 用陀螺積分「轉了多少」
}

對照第 4 章：平常是「外環算出角速度目標」，空翻時是你直接塞一個角速度目標給內環。 內環（第 4 章那套）照樣忠實地把這個大角速度執行出來——飛機就翻起來了。

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9.3 帶你算一次：翻一圈要多久

進入翻滾後 pidRateX.desired = 1600（°/s）。翻一整圈是 360°，理論上：

\[ t = \frac{360°}{1600°/s} \approx 0.22 \text{ 秒} \]

加上前面的墊高和後面的恢復，整個空翻動作大約半秒內完成——又快又乾脆，這就是為什麼空翻角速度要設這麼大。

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9.4 可調參數（在 pid_param_Init() 裡）

USER/INIT.c 把特技參數都集中在 teji，註解寫得很清楚，你調手感就改這些：

參數	意義	調大的效果
KF_shangsheng_time / KF_shangsheng_youmen	翻之前墊高的時間/油門	翻得更高再翻、掉高更少
KF_jiaosudu_*（前後左右）	翻滾的角速度	翻得更快、更猛
KF_jiaodu_*	判定「翻完」的累積門檻（約對應 360°）	太小翻不滿一圈、太大會多轉

配套文件：11.PID调节和空翻精细调节/空翻精细调节.pdf。先用預設值飛，再依手感微調這幾個數。

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9.5 動手驗證與安全

空翻務必在足夠高度與空曠場地

• 至少 2~3 公尺以上高度再翻（給墊高和恢復留空間）。
• 電量充足（翻滾瞬間電流大，電壓會掉）。
• 空曠、無人、戴護目鏡。先在模擬或預期會摔的心態下練習。

• 上位機看 Angle.roll：手動快速翻轉飛控，觀察角度怎麼變化（體會 ±180° 的跳變問題）。
• 飛行中觸發空翻後，回放波形看 roll 角速度（陀螺）是否在翻滾瞬間衝到設定值附近。
• 微調一個 KF_jiaosudu，感受「翻得更快」與「翻過頭不穩」之間的界線。

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9.6 思考題

• 用 9.3 的方法，若把角速度設成 2500°/s，翻一圈約需多久？
• 為什麼空翻要「先墊高、翻時收油門」？如果翻滾全程維持大油門會怎樣？
• 空翻繞過了角度外環，但內環（角速度）全程都在工作。如果這時內環沒調好，會發生什麼？（呼應第 4 章「先調內環」）

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9.7 本章對應的原始碼

檔案	看什麼
HAL/control.c	Mode_Controler() 內的特技段（sum.qhqh 繞過外環、直接給角速度）
USER/INIT.c	teji 各參數（墊高、角速度、停止門檻）

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最後一章：把整台飛機串起來——用上位機調參，以及保命的安全機制總整理。