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穿越机技术基础

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发表于 2023-6-6 17:18:36 | 显示全部楼层 |阅读模式

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穿越机技术基础 穿越机,多旋翼,电池,飞控,电调 作者:杰罗姆 8451


《穿越机技术基础》穿越机飞控PID调参入门基础
《穿越机技术基础》穿越机飞控PID调参入门基础
PIDtoolbox工具在穿越机飞控调参中的使用
编写:广西百色市右江区 郭远东 微信bbsgyd 版本V2023.5.22
转自:知乎bbsgyd
穿越机技术基础 穿越机,多旋翼,电池,飞控,电调 作者:杰罗姆 5707
一篇让你轻松学会调飞控PID参数的文章,调试飞控PID不再困难!




目录
前言-----------------------------------------------2页
第一节 PID控制概念----------------------4页
第二节 PID控制在穿越机飞控中的作用-------5页
第三节 PID日志分析准备---------------7页
第四节 PID跃阶曲线分析---------------11页
第五节 PID滤波参数设置---------------14页
第六节 PID调试总结----------------------18页


前 言
穿越机技术入门思维导图
穿越机技术基础 穿越机,多旋翼,电池,飞控,电调 作者:杰罗姆 426
本文是一个具体飞机的实验笔记整理而成,加入了新同学不太容易找到的一些必学知识点,对一些容易歧义的概念进行重点说明,你可以在零基础时就使用它。
组装穿越机离不开飞控调参,PID参数的设置是飞控调参的难点之一,初入穿越机组装的新同学对PID参数设置十分畏惧,主要是不知道该怎么开始。本文将PID基础参数设置的方法,通过实验记录的方式,提供给新入坑穿越机组装的同学,给新同学一个更好的开始,畅快飞行不迷路。
穿越机技术基础中,组装穿越机除了使用优秀的方案、高质量的硬件、过硬的组装工艺外,调参也是至关重要的一个环节,PID调参和试飞技能是不可或缺的部分。因为固件和调参工具在不断更新,很多新同学觉得难于适应,有些更不知道如何下手去调,导致飞机装好了,参数设置得不好,怎么弄都不好飞。不少新同学装机预算很紧张,为了节约购买硬件的费用,不得不买一些廉价的机架和电机,组装好飞机后,因机架振动严重,造成一系列噪声干扰,飞机总是飞不稳,不是加油振就是过弯抖,要不就是抽风。如果你也遇到了这些问题,可以参考文中范例的具体设置方法,学会使用各种调参工具处理调参的问题,会很快找到解决的方法。
第一节 PID控制概念
PID控制是一个用于修正输入与输出控制误差的闭环控制系统,在人类科技活动中历史悠久,得到大量的应用,它是一个模拟量目标控制系统,简单实用。
1、PID是比例微分积分控制的英文简写(proportional-integral-derivative control)。PID控制策略广泛用于工业过程控制,在机械运动控制上,特别在电机驱动控制中有着广泛的应用。PID控制策略是一种闭环回路控制系统,根据给定值和实际输出值构成控制偏差,将偏差按比例、积分和微分通过线性组合构成控制量,对被控对象进行控制。PID算法就和我们常用的加减乘除法一样,是一种常用的数学计算方法。
2、PID控制流程图:输入-运算-输出-结果反馈-修正运算-再输出-再反馈。
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3、飞控PID的控制机制:穿越机飞控中的PID控制策略,由P给定值(动作预期)、执行力度D(电机执行),I偏差修正(角度误差修正)组成闭环控制,使飞机的姿态角度按照预期值变化,瞬时锁定目标姿态。例如将角速度设置为500°/秒,对应的横滚或俯仰摇杆拉到100%时,飞机姿态将以每秒500°角改变,直到杆量回中为止。假如P期望这个运动趋势在80ms内完成,D给出相应的力度去实现,如果达不到或者超过一些,通过I的修正快速调整力度,以更短的时间达成P的期望并保持该运动量。
一句话理解:飞控PID控制是完成遥控器输出指令在预期时间内,锁定姿态角度的控制机制。
4、PID各环节作用:PID控制器各校正环节的作用如下。
比例P环节:即时成比例地反应控制系统的偏差信号e(t),偏差一旦产生,控制器立即产生控制作用以减小误差。当偏差e=0时,控制作用也为0。因此,比例控制是基于偏差进行调节的,即有差调节。
积分I环节:能对误差进行记忆,主要用于消除静差,提高系统的无差度,积分作用的强弱取决于积分时间常数Ti,Ti越大,积分作用越弱,反之则越强。
微分D环节:能反映偏差信号的变化趋势(变化速率),并能在偏差信号值变得太大之前,在系统中引入一个有效的早期修正信号,从而加快系统的动作速度,减小调节时间。
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从时间的角度讲,比例作用是针对系统当前误差进行控制,积分作用则针对系统误差的历史,而微分作用则反映了系统误差的变化趋势,这三者的组合是“过去、现在、未来”的完美结合。*
*3-4小节内容百度词条,高中以下年级同学可略过。
5、PID值设置经验:动力强的飞机PID数值越小,动力弱的飞机PID数值越大;动力一定时,飞机重的PID数值也越大,飞机轻的PID参数相应越小。过低的PD值,飞机无法稳定飞行,显得没有力度,很难锁定姿态;但是,过高的PD值会使飞机暴躁,且电机容易发烫,设置PD参数时需要在更大的动力和适当温度之间取舍。
第二节 PID控制在穿越机飞控中的作用
1、穿越机PID控制策略:包含PID计算控制、Rate角度控制、PID滤波控制。
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通过拖动滑条,改变控制参数,自动生成PID值,大多数飞机可通过这种方法预置PID控制参数,许多新入坑的新同学也是用这种方法来设置飞机的PID参数。
2、姿态角度采样:陀螺仪姿态角度采样数据,经过硬件滤波和运算器滤波后,将飞机三维姿态角度数据与输入指令信号对比,如有误差则继续修正,直至达到输入指令要求为止。这个过程瞬息之间会进行很多次,飞机轴距越小,同等时间内需要做的比对次数越多,这就是陀螺仪采样速率(次数/秒、Hz/秒)。
3、姿态信号运算滤波:在对陀螺仪姿态角度采样数据进行运算处理时,运算器会将采集到的真实的飞机姿态角度和振动噪声一并放大,会影响输出信号准确性。在运算时,需要对无用的振动噪声信号进行滤除,这就是滤波。
4、振动噪声分布:对滤波器的正确使用,要先了解振动噪声频率分布。一般多旋翼飞机陀螺仪采样的振动噪声,在0-50Hz为有用的操控信号(姿态角度),不能进行削减和压制,采样时必须要完整,通常会认为50Hz以下的噪声信号都必须要保留。40-120Hz为低频振动噪声区,可以进行一定的滤除,通过使用滤波器和陷波器参数设置来压制,80-600Hz之间通常会出现多个振动噪声,它出现是有一定规律的,和前面出现的较低频率振动峰值频率成倍比关系,这些谐振都是要全部进行滤除的。
5、滤波的作用:在陀螺仪采集姿态角度时,为了保留更多的原始细节,会将电机、桨叶、机架等振动所产生的的细微角度变化也采集下来,这是不可避免的。在运算时开启运算滤波,将这些无用振动信号进行衰减弱化,使输出控制信号更为纯净,不让电机去执行高频振动信号指令,将电机输出功率全部用在执行飞机姿态控制上,也可以减少电机发热和节约电池电量消耗。滤波是必要的,但错误的滤波会导致失控或操控延时;过多的滤波会导致动作迟缓或者延时,对飞行操控没好处。滤波设置是在控制振动和操控延迟之间取舍的事,就看你希望的是更多地控制振动,还是追求更少的操控延迟。
6、分析改进振动成因:飞机的振动主要来自电机转动抖晃、桨叶抖晃、机架钢性抖晃(谐振)、空气流动吹拂、陀螺仪本底噪声等方面;另外,未固定的线缆振动也会导致采样噪声的产生。机架的设计非常重要,使用烂机架的人很多,这就有必要做好滤波设置的准备,为了省钱买垃圾部件,只有一句话,机架烂全靠滤波干。
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当然,不要试图用滤波,让那些使用烂机架的飞机变得优秀起来,有些机架,它本就不应该诞生;所以,新手们一定要选用设计优秀、质地优良的机架,可以有效保证飞机装好了,很快就能调到好飞,而不是各种滤不完的振动所带来的麻烦。
上图中出现的严重振动噪声分布在75Hz、150Hz、230Hz附近,可以看出这台飞机使用了容易产生振动的机架或者桨叶,如果不使用滤波压制这些振动,飞机很容易出现电机热、姿态失锁难于操控、振动失去升力、失控等问题。
第三节 PID日志分析准备
1、本文实验飞机方案简介:为了能更好观察振动噪声的数据,我们用一套F450尼龙架来组装一台穿越机,可以让飞机的振动来得更肆无忌惮些,F450飞行图。
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密集的振动噪声波形图。
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*飞机硬件方案配置:
机架F450尼龙机架、电机DJI 2312A、好盈20A PWM电调、DJI 9450自紧桨叶、4S-1500mAh-100C电池、F405飞控、BF4.4.1飞控固件、富斯A8二代协议SBUS接收机、富斯i6X十通道遥控器。
通过这台组装飞机的调参过程,同学们理解了振动噪声的产生与滤波设置原理后,再去调常见的5寸穿越机,再不会觉得是件困难的事。
2、固件与调参软件:新同学有必要学习一下飞控固件的更新与Configs配置,毕竟要继续玩下去,这是一个绕不开的坎;下载固件和配置文件、安装飞控调参软件和驱动程序、熟悉电脑软件的基本操作,都是玩飞机必须要具备的基础技能。
以下提到的各种穿越机软件,下载地址请于文后附件内查找。
*安装飞控驱动程序,使电脑操作系统能够认识通过USB连接的飞控硬件型号,调参软件能够通过USB虚拟串行口连接飞控固件进行参数设置。
*安装Betaflight Configurator调参软件,这是使用Betaflight固件飞控的专用参数设置软件,有时也将它称为地面站软件。
*更新飞控BF固件,下载Betaflight飞控固件,用Betaflight Configurator调参软件里的固件更新工具,对飞控上的单片机进行固件更新,并设置飞控的基本输入输出I/O参数,I/O参数可以用Configs命令行进行批量配置,Configs文本要对应飞控的品牌、型号,才能正确配置飞控资源,Configs配置可以在开源社区查找下载。
*电调固件可以不更新,因为PWM电调协议无法支持电调双向通信,无法开启RPM电机转速振动滤波功能。只要电调能正常工作,就无需去更新电调固件。如果需要更新电调固件,更新方法请参考《穿越机技术基础》bbsgyd版系列资料中关于电调固件下载与更新的章节内容。
*安装飞行日志播放的Betaflight Blackbox Explorer软件,用于播放飞行日志文件(振动频率分布),查看陀螺仪采样的振动频率图形,作为滤波频率设置参考依据。百度分享地址https://pan.baidu.com/s/10dpN-PWbMIRV2EIV14238w提取bbbb。
*安装PIDtoolbox分析软件(PID跃阶曲线、振动频谱),此软件用于分析PID跃阶曲线是否符合这台飞机使用,调整PID参数有了这个工具,不再需要繁杂的盲试,调机效率大大提升。使用这个软件需要安装一个数学运算工具,注意看下载文档说明。请先下载运行环境软件MATLAB Runtime(V9.3A版本为1.3GB大小),下载地址https://ssd.mathworks.com/supportfiles/downloads/R2017b/deployment_files/R2017b/installers/win64/MCR_R2017b_win64_installer.exe下载页面地址为https://ww2.mathworks.cn/products/compiler/matlab-runtime.html
视频教程软件使用,来自EgnoPopy-fpv。
百度分享地址https://pan.baidu.com/s/10dpN-PWbMIRV2EIV14238w提取bbbb。MATLAB Runtime也在这个链接里有,不用去外网下。
*安装手机版调参软件(试飞快速调参)betaflight-configurator_10.9.0.apk安卓版,用于外场试飞时调整飞控的参数,功能和PC版的Betaflight Configurator调参软件一样。要使用安卓版手机软件连接飞控需要一条OTG手机转接线,请准备好。
3、飞控基本设置
*设置黑匣子(飞行日志记录仪),飞机硬件装好后,使用BF调参软件对飞行日志记录器进行设置,将采样设为500-1.5K,并擦除存储器(格式化闪存)。飞机上电后解锁电机,记录器就会将陀螺仪采样的数据保存在闪存芯片里,飞完下来通过USB数据线连接飞控,可以读出记录文件用于调参分析。
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*设置飞行参数(基本参数),使用BF调参软件对飞控的基本飞行参数进行设置,这里主要是依照机架和动力配置预置一组PID,这里我们要设置几组参数,飞机横滚轴Roll PID为46.0.40、俯仰轴Pitch PID为46.0.40、航轴的Yaw PID PID为65.45.0,也可以将D Min(最小D值)都设为30。航向轴YAW的D Max和D Min都为0,以后的测试参数设置时YAW的参数都可以不用改,如果出现转动方向振动现象可以适当减小YAW的P、I值。
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*设置滤波参数(基本参数), 在设置飞控时,滤波参数是必须要设置的。使用BF调参软件,在滤波器设置页面中对飞控的滤波参数进行设置。我们使用的实验飞机的机臂比较长,材质相对柔软,飞行中电机和螺旋桨旋转时会带来强烈的低频振动,无法通过拖动滤波设置滑条来设置参数,需要手动输入滤波参数。我们给实验飞机设置的滤波参数如下。
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陀螺仪硬件低通滤波器Gyro1使用DYNAMIC模式,最低截止频率设置为100Hz,也就是陀螺仪硬件采集姿态角度值时,将高于100Hz的振动噪声忽略,原始采样的振动频率应当小于100Hz。参数设置太低,飞机可能无法正常起飞,要谨慎设置截止参数。如果采用5寸机架,机架设计得很好时,这个低通频率可以设置到120-150Hz。虽然,这些参数都考虑到了低频振动的产生与滤除,但是,我们知道,这样的滤波设置是无法满足滤除强烈低频振动的,后续一定会用到陷波器压制某个振动频带。陷波器的设置在后续调机过程中会进行说明。
*设置Rate页面中的Rate百分比数值,让飞机的最大角速度等于500度/秒。这参数在试飞时很重要,PID分析软件能更准确计算出500度/秒内的各种数据。
*设置TPA值,设置TPA目的是油门达到设定值后,按照设置的百分比减小PID增益值,防止动力过强产生振荡。将TPA跃阶设为0.1-0.5(百分比),TPA油门起始点设为1350-1650。飞机起飞重量较高,这个起始点参数就设置高一点,飞机较轻的就设置低一点,其它参数可以不用更改。
4.TPA的作用机制:当飞行操控的油门值大于TPA设定值时,PID作用将按照TPA预设数值按照百分比削减;当电机在小油门时输出力度小,使用一套标准PID控制,大油门时电机输出力度过大,需要一套减弱的PID控制,TPA起始点设置的油门至值(1650)就是决定是否削减PID的界限,削减多少由TPA百分比参数决定,即TPA 0.1-0.5数值,它们表示削减10%-50%的PID值。
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因为我们所用的实验飞机比较重,这套动力刚好够用,TPA削减不能太大,设置为0.2比较合适,TPA起始点油门值设置为1650或者更高一些都可以;平时组装飞机调参时,常见的花飞5寸飞机,可以将TPA参数设置为0.3(30%)与1500(油门us)。
油门值1650的理解:这是一个油门信号的有效脉冲值。油门信号的脉冲时间通常会介于1000-2000us(1ms-2ms)之间,脉冲1000us为零油门,脉冲线性变化到2000us的100%油门,1500是中间值。1650就是比中间值大一点的位置,当油门杆打到这里时,启用削减了一定比例的PID来控制输出。
5、试飞获取分析数据
*试飞与记录飞行日志数据(外场试飞),选择符合安全规则要求的试飞场地,准备好飞机后解锁电机起飞,飞行时间大于一分钟,飞机在试飞过程中不能触碰地面或者树木,尽量相对缓慢打杆,在航向、油门、横滚、俯仰杆量上都有几个大于1秒的操作杆量,让飞机能保持一个较长时间的姿态角度变化状态。可以在自稳模式下试飞,也可以在全手动模式下试飞,如果你对飞行操控不怎么熟练,那就在自稳模式下进行。飞行结束后及时降落锁闭电机,拆除飞行电池。
*拷贝飞行日志数据(调参依据)文件*.bbl,将飞控用USB线和电脑连接起来,启动BF调参软件,连接上飞控,进入调参界面中的黑盒子页面,点击保存闪存数据到文件,将飞控中的飞行日志文件保存到电脑中。如果你担心找不到它或者不知道是哪一次飞行的数据,可以重新命名文件名。
第四节 PID跃阶曲线分析
1.启动PIDtoolbox软件:计算PID控制曲线图,先将PID大致范围确定下来。
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进入软件界面后点击select按钮,选取前面保存的飞行日志文件,如*.BBL或者*.BFL文件,开始进行计算,完成后看到主界面的陀螺仪、油门大小时间线采样图。勾选最上方的项目复选框,就可以看到对应的采样数据记录曲线。
2.PID跃阶时间曲线:加载完成日志文件后,点击Step Resp Tool进入PID曲线分析页面,点选需要分析的日志文件,点击RUN,等待运算完成,出现三个轴向的PID时间曲线图。
穿越机技术基础 穿越机,多旋翼,电池,飞控,电调 作者:杰罗姆 6732
Roll横滚、Pitch俯仰,的跃阶曲线一般在0ms开始就向着目标姿态1进发,在60ms左右越过目标姿态1,超调到1.25以上,超调越少越好。曲线回调时间大约20ms,在80ms时回目标表姿态1以下,并再次向1调整,100ms时基本锁定目标姿态1。越过1用时越短越好,稳定在1附近用时越短越好,回调次数越少越好。
Yaw为航向,一般只要转向时不出现振动,就不要去改变参数,因为多旋翼结构飞机的转向力量太小,参数的大小对转向曲线的改变通常不大,参数高了可能会振动。
以下图的PID跃阶曲线为例,可以看出这台飞机到达最高止点用了100ms时间,超调到了2.0,这显得太高了,回调完成时也无法到达目标姿态1,无法靠近1,这样的P值显得太大了,可以将它调低一些。也可以尝试单独将D值加大一些,再进行试飞采集日志文件,再次分析PID跃阶时间曲线。
3.对比前后两组PID:将P、D设置为46和40,通过再次试飞采集,取得新的日志文件,按照先前的方法,读取日志文件,得到一个新的曲线图(下图2)。
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图一 穿越机技术基础 穿越机,多旋翼,电池,飞控,电调 作者:杰罗姆 2236
图二
第一次试飞R/P轴的PID为55.28.50,第二次试飞R/P轴的PID为46.0.40,可以看到前一张图的跃阶时间曲线大大高于1,第二张图的曲线基本能靠近1,可以比较出两组PID参数中,第二次试飞的PID数值更适合这台飞机。
第一张图中的曲线较为平滑,第二张图中的曲线有许多小波浪,因为第一张图中加入了I值28,第二张图中没有加入I值,对比波形图很容易理解I的作用。
P、D的调试到这里基本就可以确定一个大致的范围了,P在40-50之间,D在35-50之间,需要花些时间来做精细调整,通过多次试飞后确定最佳P、D值。
4.不同机型PID曲线对比:以下两个图是F450机架和5寸花飞机架跃阶时间曲线对比。通常5寸飞机的PID设置基本符合时,在30ms时到达最高点,在40ms时回调到目标姿态1,在60ms时再次超调,80ms时基本回调,完成目标姿态1的锁定。
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上图为5寸花飞机型的跃阶时间曲线图,下图为F450机型的跃阶时间曲线图。图中的ROLL横滚轴PID值已经为最佳曲线,但Pitch俯仰轴的曲线中,还是高于目标1,这里应当增加Pitch轴的D值,例如30,再次试飞采集日志文件做分析,直到PID曲线中调整完后贴近目标1为止。下图为大轴距飞机的PID曲线,它反应时间较长。
穿越机技术基础 穿越机,多旋翼,电池,飞控,电调 作者:杰罗姆 773
5寸和F450飞机调整到目标姿态1的时间是不同的。F450机型由于机型更大,到达最高超调点的时间更长,回调并锁定目标姿态1所需时间也更长。那么在飞行中,F450的飞行操控动作应当更慢,它无法完成快速姿态变化,这也比较符合新手的操控能力和经验。所以,F450穿越机更适合新手目视起降练习和目视花飞表演。
第五节 PID滤波参数设置
1.噪声功率谱分析:上一节内容完成了PID控制参数的设置和试飞,接下来就可以进行滤波参数的设置,将无用的振动噪声进行压制滤除。
穿越机技术基础 穿越机,多旋翼,电池,飞控,电调 作者:杰罗姆 8438
通过日志文件分析软件PIDtoolbox的Select按钮加载飞行日志后,在主界面点击Spectral Aanalyzer按钮进入噪声分析界面,在select files文件列表中选择需要分析的日志,在下面的类型列表中选择Gyro和Gyroprefilt,点击Run按钮,开始对日志文件进行噪声频谱计算。
在上图中看到最左侧的0-30Hz噪声是操控飞机用的有用信号,这个不能滤除。在100Hz内有一个分布在45-105Hz之间的强烈振动噪声,这是需要进行压制滤除的。振动对于飞机来说,影响非常大,F450机架的材质和机械结构,注定了它在飞行时会产生强烈的低频振动,这在5寸飞机上是很少遇到的。通常50Hz以上如果出现大于-20dB以上的强烈噪声带都需要进行滤波。将100Hz以内的强烈振动噪声进行滤除后,如果后面还有更高频率的振动,再用其它滤波器进行压制,有些如果是倍频谐振噪声,在滤除主噪声后也会基本消失不见。
2.设置滤波器参数:依照上图左侧的振动噪声频率分布,对滤波器进行设置,压制这个有害的振动噪声。进入BF调参软件滤波器的设置页面中,进行如下图的设置。
穿越机技术基础 穿越机,多旋翼,电池,飞控,电调 作者:杰罗姆 6128
陀螺仪硬件滤波器设置为100Hz以上滤除,滤波器类型使用PT1(低斜率滤波器),同时开启第二个硬件滤波器,设置截止频率500Hz,同样使用PT1类型,如果100Hz以后有大量的振动,也可以使用BIQUAD(高斜率滤波器)。
3.滤波器类型:滤波器的斜率是什么意思?
穿越机技术基础 穿越机,多旋翼,电池,飞控,电调 作者:杰罗姆 8194
斜率就是两侧向中间过渡的倾斜比例,例如同一个滤波器参数值下,两种不同类型滤波器的边缘压制力度是不一样的,请看Betaflight Blackbox Explorer播放软件中显示的陀螺仪振动噪声分布图。
如果使用一个PT1滤波器来压制50-110Hz之间的振动噪声,如图所示,PT1滤波器对边缘噪声的压制力度并不是一开始就很大的,而是有一个明显的过渡。在120-190Hz之间的振动噪声带上使用一个BIQUAD滤波器,边缘部分一开始就被明显压制,噪声功率削减很迅速,噪声压制效果要比PT1好很多。
下图为滤波设置后的噪声波形,第一个滤波器的中心频率和宽度都不是很够用,需要再将带宽设置得更宽一些(可修改为中心75Hz,最低40Hz),第二个陷波器效果不错,也建议将宽度做一些修改,如改成中心频率155Hz,最低评率50Hz。
穿越机技术基础 穿越机,多旋翼,电池,飞控,电调 作者:杰罗姆 279
那么,这两个明显噪声就会被进行压制过滤。不用担心会滤掉有用的信号,毕竟滤波器的过滤强度是从边缘向中心逐渐变化的,频带不设置宽一些,边缘噪声是过滤不掉的。上图中使用PT1滤波的50-110Hz振动噪声没有被完全滤除,可以将截止频率再设置得低一些,如35Hz,争取能将这个严重的振动噪声都过滤掉。多个滤波器设置时,位于重复滤波区域的噪声频率会被叠加过滤。
在陀螺仪硬件滤波器中使用BIQUAD类型滤波器,可能导致严重的失控,请谨慎使用。在陷波器中使用BIQUAD是可行的,但它会给操控带来较大的时延,飞机的姿态动作会有一定的滞后感,操控体验不好。如果不是机架太松垮,尽量少用滤波器、陷波器,减少滤波带来的时延。
4.BF黑匣子软件查看PID参数偏差:通过BF黑下子查看软件,也可以分析出PID设置参数是否更接近理想值,下面是在PID参数调试设置时,飞机飞行时记录的日志,可以看出在飞机目标姿态调整过程中,PID值偏差较大,姿态记录曲线上的小波纹密集,PID偏差小时,姿态记录曲线上小波纹稀少。
下面第一张图为小波纹严重多的10%挤压波形图,第二张图为小波纹稀少的10%挤压波形图。
穿越机技术基础 穿越机,多旋翼,电池,飞控,电调 作者:杰罗姆 1843
图一 穿越机技术基础 穿越机,多旋翼,电池,飞控,电调 作者:杰罗姆 2966
图二
下面第左图中小波纹密集,右图中的小波纹少了很多,如果将比例进行放大,可明显观察到波纹的不同,当然,如果将I设为0时,右图也会有细小的波纹出现。
穿越机技术基础 穿越机,多旋翼,电池,飞控,电调 作者:杰罗姆 6879 穿越机技术基础 穿越机,多旋翼,电池,飞控,电调 作者:杰罗姆 2036
如果在查看日志文件(黑匣子数据)时,缩小或者放大时间比例,看到小波纹多,说明PID参数距离理想值较大,需要适当修改PID值。当然,通常PID参数的调整,大多需要使用PIDtoolbox工具来协助分析的。
*陀螺仪硬件滤波和D Term是必须要开启和设置的,否则飞机没法升空飞行。
*飞控的滤波器设置中,总是设置最低截止频率,意思是保留低于该数值的噪声振动,而压制滤除高于该数值的噪声振动。飞控中的滤波器都是低通滤波器,让低频噪声得到保留,对高频噪声进行削减。
就像病人需要吃药一样,如果没有病的人,那就不需要吃药,没有振动噪声的飞机没必要做滤波设置,但显然这是不现实的,因为陀螺仪采样中总是带着很多噪声,必须要使用滤波才能让飞机好好飞行。花那么多的精力和时间来做滤波设置,目的只有一个,就是让飞机的动力去执行操控意图指令,尽快锁定目标姿态,不要去执行那些无用的振动带来的高频动作,使飞行动作更容易完成,飞机的操控跟随感更好,减少电机发热,节省电池电量。
5.噪声分布:使用PIDtoolbox工具也可以查看到噪声频率分布,在首页面点击Freq X Throttle或者Freq x Time按钮进入噪声频率分析工具界面中,选取需要分析的项目,点击Run开始计算。通过观察噪声频谱分布范围和噪声大小值,确定需要进行衰减和压制的噪声频率区间,再到BF调参软件中,设置滤波器的低通截止频率和陷波器的参数。下图为滤波前与滤波后的两个日志文件分析对比,左边为滤波设置前。
穿越机技术基础 穿越机,多旋翼,电池,飞控,电调 作者:杰罗姆 6110
同屏显示两次试飞日志比较噪声滤波前后的区别
通过前后两次日志噪声分布曲线比较,可直观看出滤波设置后的噪声压制效果。
第六节 PID调试总结
使用符合硬件配置的PID参数,使用正确的方法去试飞,习惯使用日志分析软件参与调参,调参时先P、D后加I,不同时更改多个参数,总结一套高效设置方法;滤波设置要理解陀螺仪低通滤波和运算滤波的设置规律,使用符合噪声强度的滤波器类型,陷波器使用必须依靠噪声分析软件确定滤除频带,有必要做好调试笔记,提升调参效率。
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发表于 2023-8-4 14:55:21 | 显示全部楼层
。。。刚刚入坑的萌新,表示想离开了
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发表于 2023-11-16 19:45:21 | 显示全部楼层
大佬科普沈铁,赞!
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