„P beschleunigt, D bremst“ ist nur eine vereinfachte Erklärung für Einsteiger. Der D-Anteil wirkt gewöhnlich Änderungen des Gyrosignals entgegen. Der P-Anteil hängt dagegen vom momentanen Unterschied zwischen Sollwert und Gyrosignal ab: Bleibt die Drohne hinter dem Befehl zurück, treibt P sie zum Ziel; überschießt sie das Ziel, kann P ebenfalls bremsend in die Gegenrichtung wirken. Das Video zeigt Blackbox-Abschnitte, in denen P und D dasselbe Vorzeichen haben. Beide können bei Überschwingen und äußeren Störungen gemeinsam die Drohne zum Sollwert zurückführen. „So hoch wie möglich“ bleibt dabei durch Schwingungen, Rauschen, Motortemperatur und die Eigenschaften des Rahmens begrenzt.
P beschleunigt die Drohne nicht nur
Der P-Anteil arbeitet anhand des Fehlers zwischen setpoint und Gyro-Rückmeldung. Nach einer Stickbewegung ändert sich meist zuerst der Befehl und erst etwas später die Reaktion der Drohne. gyro liegt hinter setpoint, und P beschleunigt die Drohne, damit sie nachführt. Daher stammt die häufige Aussage „P beschleunigt“. Überschreitet die Winkelgeschwindigkeit jedoch den setpoint, wechselt das Vorzeichen des Fehlers. P kehrt ebenfalls seine Richtung um und hilft dann tatsächlich beim Abbremsen.
Der D-Anteil betrachtet die Änderungsrate des Gyrosignals und wirkt schnellen Änderungen entgegen. „D wirkt wie eine Bremse“ bleibt deshalb eine nützliche Vorstellung. Merke dir für beide Anteile aber keine unveränderliche Wirkrichtung. Betrachte gleichzeitig Vorzeichen und Größe von setpoint, gyro, P und D zum selben Zeitpunkt.
Warum P und D in der Blackbox gleichgerichtet sein können
Im Video wird ein Log-Abschnitt gezeigt, in dem die gyro-Kurve über die Stickvorgabe setpoint hinausgelaufen ist. Die Drohne dreht also schneller als angefordert. P fordert aufgrund des Regelfehlers eine Verzögerung; zugleich dämpft D, weil sich die Winkelgeschwindigkeit noch ändert. Beide Ausgänge haben dadurch dasselbe Vorzeichen. Sie heben sich nicht auf, sondern führen gyro gemeinsam zum setpoint zurück.
Das tritt häufig beim Überschwingen eines Manövers oder bei äußeren Störungen auf. Auch bei unverändertem Stick können Böen, Propwash oder mechanische Störungen gyro vom Sollwert abbringen. P führt die Drohne anhand der Abweichung zurück, D begrenzt die Änderungsgeschwindigkeit. Ihr Zusammenwirken entscheidet, ob die Drohne schnell zur Vorgabe zurückkehrt, ohne übermäßig hin und her zu schwingen.
„Gemeinsam erhöhen“ bedeutet nutzbare Regelreserven finden
Ein höheres P verstärkt die Korrektur des Regelfehlers. Ein höheres D kann schnelle Bewegungen und Überschwingen stärker dämpfen. Bei mechanisch intakten Drohnen mit beherrschtem Rauschen kann beides straffere Reaktionen und bessere Störungsunterdrückung ermöglichen. Höher ist jedoch nicht unbegrenzt besser: Zu viel P kann hochfrequente Schwingungen oder Rückfedern verursachen. Zu viel D verstärkt Gyro-Rauschen, erhöht die Motortemperatur und verbraucht Regelreserve.
Nutze beim Abstimmen wiederholbare Manöver und Blackbox-Aufzeichnungen. Prüfe zuerst Rahmensteifigkeit, Propeller, Motoren, weiche Montage und Filterung. Ändere P/D danach in kleinen Schritten. Vergleiche nach jedem Schritt Anstieg, Überschwingen und Einschwingzeit von gyro gegenüber setpoint und kontrolliere unmittelbar die Motortemperatur. Größe, Gewicht, Firmwareversion, Filter und Rates verändern die Obergrenze. Das Video erklärt den Regelmechanismus, keine Zahlenwerte, die sich zwischen Drohnen beliebig kopieren lassen.
Bedienschritte
- Die vier wichtigen Signale gemeinsam anzeigen
Betrachte in der Blackbox gleichzeitig setpoint, gyro, P und D. Prüfe zuerst, ob die Drohne der Vorgabe hinterherläuft oder bereits darüber hinausgeschossen ist.
- Abschnitte mit gleichem Vorzeichen von P und D finden
Prüfe bei gleichem Vorzeichen, ob gyro vor dem setpoint liegt. Das zeigt meist, dass auch P beim Bremsen hilft und nicht nur beschleunigt.
- Überschwingen mit den Regelausgängen verknüpfen
Beobachte nach dem Überschreiten des setpoint, wie schnell gyro zurückkehrt, wie oft es schwingt und wie lange es zum Einschwingen braucht. Beurteile daran, ob P und D ausreichend korrigieren.
- Das Zusammenwirken bei äußeren Störungen prüfen
Zeichne bei sicheren Flügen Abschnitte mit Propwash oder Böen auf. Prüfe, ob P Abweichungen zurückführt und D schnelle Änderungen begrenzt, statt dich auf einen einzigen Parameter zu verlassen.
- Kleine Schritte machen und Wärme sowie Rauschen prüfen
Ändere jeweils nur wenig und teste jedes Mal mit denselben Manövern. Gehe bei hochfrequenten Schwingungen, zunehmendem Rauschen oder deutlich warmen Motoren sofort zurück.
FAQ
Beschleunigt der P-Anteil die Drohne immer?
Nein. P hängt vom Fehler zwischen setpoint und gyro ab. Liegt gyro zurück, treibt P es an; liegt gyro voraus, wirkt P in Gegenrichtung und hilft beim Abbremsen.
Sind gleiche Vorzeichen von P und D in der Blackbox ein Fehler?
Nicht unbedingt. Bei Überschwingen oder äußeren Störungen können beide gleichzeitig in Richtung des Sollwerts wirken. Das ist normales gemeinsames Regelverhalten.
Warum lassen sich P und D nicht unbegrenzt erhöhen?
P wird durch Stabilität und Schwingungen begrenzt. D verstärkt zusätzlich hochfrequentes Rauschen und erhöht die Motortemperatur. Die passende Obergrenze hängt von Rahmen, Filterung, Firmware und Flugmanövern ab.
Was sollte vor einer Anpassung zuerst geprüft werden?
Schließe zuerst einen lockeren Rahmen, beschädigte Propeller, problematische Motorlager, ungewöhnliche Vibrationen und ungeeignete Filterung aus. Solange mechanisches Rauschen nicht beseitigt ist, ist bloßes Erhöhen von D riskant.
Vollständiges Timeline-Transkript
Die Transkripte sind nach Videozeit geordnet, sodass der Erklärungsinhalt schnell gefunden werden kann. Transkriptsprache: Vereinfachtes Chinesisch.
Hallo zusammen, ich bin Quarank. Willkommen zurück auf meinem Kanal. Heute beantworten wir eine sehr interessante Zuschauerfrage: Warum müssen wir beim PID-Tuning P und D gemeinsam erhöhen? Wir sagen oft, P beschleunige die Drohne und D bremse sie, oder? Diese Aussage ist aber etwas einseitig. Warum? Bei D stimmt das mit dem Bremsen weiterhin.
Seit Betaflight 3.5 wird D aus der negativen Ableitung des Gyrosignals gebildet. D als Bremse zu beschreiben ist deshalb in Ordnung, weil es der Gyroänderung entgegenwirkt. P dagegen nur als Beschleuniger zu bezeichnen ist einseitig. Warum? Wenn wir den Stick bewegen, dient P tatsächlich zunächst dem Beschleunigen: Unser set point ändert sich schneller als gyro, denn die Drohne reagiert verzögert.
In manchen Situationen kann P aber auch bremsen. Hier auf dem Bildschirm sehen wir einen Abschnitt meines Fluglogs. Schaut genau hin: Die rote Kurve ist P, die rote Kurve ist D. Seht ihr, dass beide dasselbe Vorzeichen haben? Das bedeutet, dass P und D in dieselbe Richtung wirken und die Drohne in dieselbe Richtung drehen wollen. Warum passiert das? Interessant ist hier meine …
Die Gyro-Kurve ist blau beziehungsweise violett; die grüne Kurve ist Setpoint. Gyro liegt vor der Stickkurve und bleibt dort. Die Drohne reagiert also schneller, als ich es ihr vorgebe. In diesem Moment wirken P und D in dieselbe Richtung, und beide wollen die Bewegung der Drohne verlangsamen.
Wenn ich in dieser Situation P und D erhöhe, kann die violette Kurve dann nicht schneller zur grünen zurückkehren? Wir sagen normalerweise, P und D wirkten häufig in entgegengesetzte Richtungen. In manchen Fällen wirken beide aber auch in dieselbe Richtung.
Wann passiert das besonders oft? Ein Beispiel ist Propwash. Stellen wir uns vor, wir halten dabei den Stick still. Durch äußere Kräfte schwankt die Gyrokurve der Drohne aber hin und her, richtig? Schwingt sie in eine Richtung, zieht P sie zurück, während D zugleich verhindert, dass sie sich weiter in diese Richtung bewegt.
So verstehe ich die Wirkung einer gemeinsamen Erhöhung von P und D im PID-Algorithmus. Ich hoffe, damit ist die Frage beantwortet. Das war es für heute. Ich freue mich über Likes, Kommentare, Teilen und eure weitere Unterstützung. Bis zum nächsten Video.
