Я написав невелику статтю, яка пояснює що таке ПІД регулятор і як він впливає на коптер. Після декількох місяців експериментів, я б хотів трохи доповнити статтю і поділитися тим, що я дізнався корисного в процесі настройки ПІД для коптеров (все це може бути застосовано не тільки до квадрік, але і до інших варіантів коптеров: три- і гекса-).
Про настройку ПІД простими словами
Як я раніше і пояснював, ПІД контролер або регулятор (Пропорційно-інтегрально-диференціює регулятор) це керуючий цикл зі зворотним зв'язком, який дуже часто використовується у всіляких керуючих системах. ПІД регулятор обчислює значення «помилки» як різницю між виміряним значенням змінної і її бажаним значенням. Він намагається мінімізувати помилку впливаючи на керовані входи. Серйозно, це визначення повністю марно для нас - не вчених :-p
У термінах коптеров це означає, що ПІД регулятор бере дані виміряні сенсорами польотного контролера (гіроскопи, акселерометри) і порівнює їх з очікуваним значеннями, щоб змінити швидкість моторів для компенсації будь-яких відхилень і утримання балансу.
Алгоритм обчислень в ПІД регуляторі включає в себе 3 постійних параметра, пропорційне, інтегральне і дифференцирующее значення, що позначаються P, I і D. евристичний ці значення можуть бути інтерпретовані як значення в часі: P залежить від поточної помилки, I - від накопичених минулих помилок, D - це передбачення майбутніх помилок, на підставі швидкості зміни. Залежно від вашого польотного контролера ПІД регулятори будуть пов'язані з різними польотними режимами.
ПІД ще більш простими словами
Все ще не зрозуміло? Не бійтеся, давайте просто попрактікуемся, все що вам потрібно знати це як налаштовувати параметри ПІД регуляторів. Це загальний опис ПІД параметрів, як регулятор впливає на коптер і як це залежить реалізації алгоритмів. Наприклад, в Cleanflight є три різних ПІД регулятора. і вони працюють по різному.
Що таке P?
P - це основне значення про який потрібно потурбуватися, це число визначає стабільність. Чому я так кажу? Тому що Ви можете залишити I і D рівними 0 і ваш літак все ще буде утримувати горизонтальне положення. І ось тому ви завжди повинні налаштовувати значення P до значень I і D.
Чим більше значення P, то все більше воно намагається стабілізувати коптер. Але якщо P занадто велике, то коптер стає занадто чутливим і дуже різко намагається коригувати своє становище, проскакуючи необхідне положення (надмірно різка і швидка реакція), в цьому випадку ви отримаєте коливання з великою частотою.
Хоча і не всі коливання викликаються занадто великим значенням P. Ви повинні знизити рівень вібрацій по максимуму до того як починати настройку ПІД; наприклад від моторів, жорсткості рами, балансу гвинтів і т.д. Якщо коптер сам по собі не вібрує, то ви можете встановити більше значення P і насолоджуватися більш стабільним і керованим польотом.
Спосіб, за допомогою якого я налаштовую P: збільшувати значення до тих порка не з'являться вібрації (коливання), і потім трохи зменшити.
Що таке I?
Відмінно, ви налаштували P, залишивши I і D значенням за замовчуванням (прим. Перекладача, по ідеї вони повинні бути рівними 0). Тепер під час польотів ви можете помітити, що повинні утримувати стіки рола і пітчу (крен і тангажу) щоб коптер рухався, як тільки перестанете рухати стіки - коптер відразу зупиняється і вирівнюється. Ця різкість управління навіть може викликати кілька коливань або розгойдування якщо ви дерните стик швидко.
Все це відбувається тому, що P робить свою роботу, намагаючись стабілізувати коптер. Подивіться на значення I як на штуку яка слід позаду, за стиком управління, збільшивши значення I ви побачите, що політ стає більш плавним. Але побічний ефект цього - коли ви кинете стіки - коптер продовжити рухатися в цьому ж напрямку. Це ефект від I - утримання попередньої (в часі) позиції стіки.
Деякі пілоти використовують I щоб політ був більш плавним, в той час як інші - люблять варіант поведінки «слідувати за стиком негайно». Однак із занадто великим значенням I, ваш коптер почне коливатися з низькою частотою якщо дати газу. Коли I має занадто мале значення ваш коптер буде розгойдуватися під час зниження.
Зазвичай значення за замовчуванням для I працює цілком нормально. Але якщо ви бачите розгойдування під час зниження, збільшення I повинно допомогти. Коли I буде занадто велике, то ви можете побачити повільні коливання при різкому зльоті.
Що таке D?
D не дуже корисно для більшості людей. Фактично ви можете повністю ігнорувати значення D і коптер буде літати нормально. KK2 не дозволяє налаштовувати значення D, тому що вони хочуть зробити настройку швидкою і ефективною, відсутність D не сильно впливає на політ. Іноді D використовується щоб позбутися від ривків і смикань в рухах.
D - це протилежність P. Якщо P це рука яка продовжує штовхати машину в сторону стабільності, тоді D - це пружина між рукою і машиною, яка згладжує різкі удари. Збільшуючи D ви як би пом'якшує руху, як би додаєте пружину в цей процес управління. Проте дуже велика D - не дуже добре, тому що може викликати коливання. А ще коптер буде млявим.
В основному D змінює силу прикладену щоб виправити становище, коли воно бачить збільшення або зменшення значення помилки. Наприклад, коли ви дуже голодні, то їсте значно швидше, ніж коли вже майже наїлися. Тому ви бачите більш плавні рухи коптера коли використовується D.
Коли ви бачите вібрації не поспішайте зменшити P, спробуйте збільшити D і подивіться, можливо вібрації зникнуть. Також якщо ви бачите невелику бовтанку або невеликі вібрації на великих оборотах або при виконанні фліпів та ролів, збільшення D має допомогти. Ціна цього - більш мляве управління.
ПІД для вертикальної осі (рискання)
Все що написано вище, в основному стосувалося рола і пітчу (крен і тангажу), але ще вам потрібно окремо налаштувати управління по рисканню. Значення за замовчуванням зазвичай працюють цілком нормально, але до них застосовуються ті ж принципи що описані вище. Цей канал управління не повинен викликати вібрації як рол і пітч, і врешті-решт - це всього лише питання особистих переваг.
висновок
Я розумію, що настройки ПІД це всього лише пошук компромісу між моментом інерції коптера і силами які створюють мотори, на які впливають і інші фактори, такі як: вібрації, жорсткість рами, продуктивність контролера і т.д. Момент інерції залежить від того на скільки важкий коптер, як ця маса розподілена, ну і від характеристик моторів. Отже, значення ПІД будуть різними для кожного коптера, тому що матимуть різні параметри, різний розподіл мас і т.д. Саме з цього, повністю готові до польоту коптери з наборів літають відмінно прямо з коробки, без настройки - вони всі мають однакові параметри і тому використовують абсолютно однакові значення ПІД регулятора.