115、FFT在飞控中的应用：振动分析
115、FFT在飞控中的应用：振动分析
从一次炸机说起
去年夏天，我调试一架四轴，悬停时电机声听着就不对劲——不是那种均匀的“嗡嗡”，而是带着一丝“嘶嘶”的杂音。飞控日志里加速度计Z轴数据看着也正常，峰值也就±2g，但飞了不到三分钟，飞机突然剧烈抖动，然后翻了过去。事后分析黑匣子数据，发现振动频率在电机转速的2倍频处有一个明显的尖峰，幅值从起飞时的0.3g慢慢爬升到1.8g，最后触发了加速度计饱和，姿态解算直接崩了。
这就是典型的“振动累积效应”——肉眼看着波形没问题，但频域里藏着定时炸弹。从那以后，我把FFT写进了飞控的振动监测模块，每次起飞前先扫一遍频谱，有问题直接报警。
为什么飞控需要FFT
飞控里的IMU（惯性测量单元）最怕振动。加速度计和陀螺仪输出的信号里，真正有用的姿态信息集中在低频段（0-20Hz），而电机旋转、桨叶切割空气产生的振动通常在50-500Hz。如果这些振动能量太大，会通过以下几种方式搞死飞控：
- 混叠效应：振动频率超过IMU采样率的一半（奈奎斯特频率），会折叠到低频段，伪装成姿态变化
- 谐振放大：机架固有频率被激励，振动幅值指数级增长
- 传感器饱和：加速度计输出超过量程，数据直接截断
FFT的作用就是把时域信号拆成频域，让我们一眼看出哪个频率的能量异常。这比盯着时域波形看半天有效得多。