Теория настройки ПИД / PID
Содержание |
Пропорционально-Интегрально-Дифференциальный метод
Когда ориентация мультикоптера меняется по любой из осей pitch/roll/yaw (тангаж-крен-рыскание), гироскопы показывают угловое отклонение мультикоптера от начальной позиции.
Контроллер мультикоптера сохраняет информацию об исходном положении и при помощи программного ПИД-регулятора управляет моторами для того, чтобы вернуть мультикоптер в это исходное положение. Этого добиваются, используя информацию об измеренном угловом отклонении, фиксируя изменение параметров с течением времени и предсказывая следующую позицию. Эта информация используется контроллером, чтобы, управляя моторами, вернуть мультикоптер в положение равновесия.
Р – это основополагающая часть ПИД-регулятора которая является залогом хороших летных характеристик.
Базовая настройка ПИД – на земле
- установите рекомендованные по умолчанию значения коэффициентов ПИД-регулятора;
- крепко и осторожно удерживайте мультикоптер в воздухе (ухватитесь за раму руками так, чтобы предотвратить возможные свободные вращения вокруг любой из осей коптера, берегите руки и лицо;
- постепенно прибавляйте газ, стараясь добиться невесомости коптера, когда сила тяжести уравновешивается подъёмной силой.
- попробуйте наклонить вниз коптер вдоль направления каждой из осей моторов. Вы должны почувствовать реакцию, направленную на компенсирование вашего давления вдоль оси;
- увеличивайте значение коэффициента Р до тех пор, пока не ощутите, что довольно сложно противостоять реакции коптера. Без стабилизации вы почувствуете, что ПИД позволяет вам двигаться через некоторое время. Так и должно быть;
- дальше начинайте раскачивать мультикоптер, увеличивайте Р до тех пор, когда начнутся осцилляции и затем немного уменьшите. Повторите для yaw оси;
Теперь ваши установки должны годиться для дальнейшей настройки в воздухе
Продвинутая настройка. Знакомство с воздействием P, I и D на характеристики
Р - это величина корректирующей силы, приложенной для того, чтобы вернуть мультикоптер в его начальное положение. Эта величина пропорциональна совокупному отклонению от изначальной позиции минус любое командное воздействие на изменение направления с пульта управления.
Более высокое значение Р создаст более мощное усилие по сопротивлению любой попытке изменить положение коптера. Однако если значение Р слишком велико, то при возврате в исходное положение возникает перерегулирование и, следовательно, требуется противоположная сила, чтобы компенсировать новое отклонение. Это порождает эффект раскачки до тех пор, пока наконец не будет достигнута стабильность или, в худшем случае, коптер может стать полностью неуправляемым.
Увеличение значения Р: приводит к большей устойчивости /стабильности до тех пор, пока слишком большое значение Р не приведет к осцилляциям и потере контроля над коптером (потере управления). Вы заметите очень большую силу воздействия, противодействующую любому изменению положения коптера.
Уменьшение значения Р: приведет к дрейфу в управлении. Если Р слишком мал, коптер становится очень нестабильным. Коптер будет меньше сопротивляться любым попыткам изменить его положение.
Акро (пилотажные) полеты требуют чуть более высоких Р, аккуратные и плавные полеты – чуть более низкого Р.
I – это период времени, в течение которого записываются и усредняются угловые отклонения.
Величина силы, прикладываемой для возврата в исходное положение, увеличивается, если с течением времени угловое отклонение сохраняется, пока не будет достигнута максимальная величина усилия. Более высокое значение I способствует улучшению курсовой устойчивости.
Увеличение значения I: улучшит способность удерживать начальное положение и уменьшит дрейф, но так же увеличит задержку возврата в начальное положение. Также уменьшает влияние Р.
Уменьшение значения I: улучшит реакцию на изменения, но увеличит дрейф и уменьшит способность удерживать положение. Так же увеличивает влияние Р.
Акро режим: требует немного меньших значений I
Аккуратное плавное руление: требуются немного большие значения I
D – это скорость, с которой мультикоптер вернется в его начальное положение. Высокие D (т.к. D имеет отрицательное значение – это означает меньшее число, т.е. более близкое к нулю) означают, что мультикоптер вернется в первоначальное положение очень быстро.
Увеличение значения D (помните, это значит МЕНЬШЕЕ число, т.к. значение отрицательное) увеличивает скорость, с которой все отклонения будут скомпенсированы. Это означает так же увеличение вероятности появления перерегулирования и осцилляций. Так же увеличивается эффект от изменения Р (влияние Р-компоненты)
Уменьшение D: (помните, это значит БОЛЬШОЕ число, т.к. это отрицательно значение, т.е. дальше от нуля) уменьшает колебания при возврате в начальное положение. Возврат в начальное положение происходит медленнее. И так же уменьшает эффект от изменения Р.
Акро режим: увеличьте D (помните – меньшее число, т.е. ближе к нулю)
Аккуратные плавные полеты: уменьшите D (это означает большее число, т.е. дальше от нуля)
Продвинутая настройка – практическая реализация
Для акро полетов
- увеличивайте значение Р до появления осцилляций, затем немного уменьшите;
- изменяйте значение I до тех пор, пока дрейф по время зависания не станет недопустимым, затем слегка увеличьте;
- увеличьте значение D (помните, меньшее значение – ближе к нулю) до тех пор, пока стабилизация после резких движений органами управления не будет приводить к недопустимой раскачке.
После этого можно немного уменьшить Р.
Стабильные полеты (RC, AP, FPV)
- увеличивайте значение Р до появления осцилляций, затем немного уменьшите;
- измените I пока коррекция после отклонения не станет недопустимо слабой, затем увеличьте немного;
- уменьшите D (дальше от нуля) до тех пор, пока стабилизация после резких движений органами управления не станет слишком медленной. Затем увеличьте D немного (помните – меньшее значение);
После этого можно немного уменьшить Р.
Вы должны выбрать компромисс между оптимальными настройками стабильного зависания и вашим обычным стилем полета.
Оригинал статьи Оригинал перевода
