«P — ускорение, D — торможение» — это просто упрощенный способ сказать это для начала. Член D обычно сопротивляется смене гироскопа, тогда как член P зависит от мгновенной ошибки между уставкой и гироскопом: когда тело отстает от команды, P подталкивает его, чтобы догнать, а когда тело мчится мимо команды, P также тормозит задним ходом. В видео используются клипы с одинаковым количеством P и D в черном ящике, чтобы проиллюстрировать, что они оба могут совместно подтянуть тело обратно к цели во время перелета и внешнего возмущения; однако так называемое «максимально возможное значение» всегда ограничено вибрацией, шумом, температурой двигателя и состоянием корпуса.
P не только ускоряет дрон
P работает по ошибке между setpoint и обратной связью гироскопа. После движения стика команда обычно меняется раньше, чем реагирует дрон: gyro отстаёт от setpoint, и выход P ускоряет дрон, чтобы догнать задание. Отсюда привычная формулировка «P ускоряет». Но когда угловая скорость дрона превышает setpoint, знак ошибки меняется, P тоже меняет направление и фактически помогает замедлению.
D учитывает скорость изменения сигнала гироскопа и противодействует быстрым изменениям, поэтому сравнение «D — как тормоз» остаётся полезным. Однако не запоминайте для обеих составляющих одно неизменное направление: сравнивайте знаки и величины setpoint, gyro, P и D в один момент времени.
Почему P и D в Blackbox могут действовать в одну сторону
В видео показан журнал, где кривая gyro ушла вперёд setpoint стика: дрон вращается быстрее, чем задано. Тогда P требует замедления из-за ошибки слежения, а D тоже создаёт демпфирование, поскольку угловая скорость продолжает меняться. Оба выхода имеют одинаковый знак. Они не компенсируют друг друга, а совместно возвращают gyro к setpoint.
Это часто бывает при перерегулировании манёвра или внешнем возмущении. Даже при неподвижном стике порыв ветра, propwash или механическое воздействие могут отклонить gyro от цели. P возвращает дрон по величине ошибки, а D подавляет скорость изменения. Их совместная работа определяет, сможет ли дрон быстро вернуться к команде без излишнего раскачивания.
Одновременное повышение — поиск доступного запаса управления
Повышение P усиливает исправление ошибки слежения, а повышение D добавляет демпфирование быстрых движений и перерегулирования. На механически исправном дроне с контролируемым шумом это может сделать реакцию точнее и повысить устойчивость к возмущениям. Но больше не всегда лучше: чрезмерный P вызывает высокочастотные колебания или отскок, а чрезмерный D усиливает шум гироскопа, нагревает моторы и расходует запас управляющего воздействия.
Настраивайте с повторяемыми манёврами и записями Blackbox. Сначала проверьте жёсткость рамы, пропеллеры, моторы, мягкое крепление и фильтрацию, затем понемногу меняйте P / D. После каждого изменения сравнивайте нарастание gyro относительно setpoint, перерегулирование и время установления и сразу проверяйте температуру моторов. Размер, масса, прошивка, фильтры и Rates меняют допустимый предел. Видео объясняет механизм управления, а не даёт числа для копирования между дронами.
Этапы работы
- Покажите четыре ключевых сигнала в одном представлении
В Blackbox одновременно смотрите setpoint, gyro, P и D. Сначала определите, отстаёт ли дрон от команды или уже опередил её.
- Найдите фрагмент с одинаковым знаком P и D
При одинаковых знаках проверьте, опережает ли gyro заданный setpoint. Обычно это означает, что P тоже помогает тормозить, а не только ускоряет.
- Свяжите перерегулирование с выходами управления
После выхода gyro за setpoint наблюдайте скорость возврата, число колебаний и время установления, чтобы оценить достаточность коррекции P и D.
- Проверьте совместную работу при внешнем возмущении
Во время безопасного полёта запишите фрагменты с propwash или порывом ветра. Убедитесь, что P исправляет отклонение, а D подавляет быстрые изменения: результат зависит от их совместной работы, а не от одного параметра.
- Настраивайте небольшими шагами и проверяйте нагрев и шум
За раз делайте только небольшое изменение и повторяйте тот же манёвр. При высокочастотных колебаниях, росте шума или заметном нагреве моторов сразу отмените изменение.
Часто задаваемые вопросы
Всегда ли составляющая P ускоряет дрон?
Нет. P зависит от ошибки между setpoint и gyro. При отставании gyro он помогает догнать задание, а при опережении меняет направление и помогает замедлиться.
Одинаковый знак P и D в Blackbox означает ошибку?
Не обязательно. При перерегулировании или возмущении обе составляющие могут одновременно действовать в сторону восстановления цели. Это нормальное совместное управление.
Почему нельзя бесконечно повышать и P, и D?
P ограничен устойчивостью и колебаниями, а D также усиливает высокочастотный шум и нагревает моторы. Подходящий предел зависит от рамы, фильтров, прошивки и манёвров.
Что важнее всего проверить до настройки?
Сначала исключите люфт рамы, повреждённые пропеллеры, проблемы подшипников моторов, необычные вибрации и неподходящую фильтрацию. Пока механический шум не устранён, простое увеличение D очень рискованно.
Полная стенограмма временной шкалы
Стенограммы упорядочены по времени видео, что позволяет легко найти поясняющее содержание. Язык стенограммы: упрощенный китайский.
Всем привет, я Quarank, добро пожаловать на мой канал. Сегодня ответим на интересный вопрос слушателя: почему при настройке PID нужно одновременно повышать P и D? Мы часто говорим, что P ускоряет дрон, а D тормозит, верно? Но это немного одностороннее объяснение. Почему? С утверждением, что D тормозит…
…потому что после Betaflight 3.5 D всегда берётся как производная сигнала гироскопа с обратным знаком. Поэтому говорить, что D тормозит, вполне правильно: он противодействует изменению гироскопа. А вот считать PID только ускорением несколько односторонне. Почему? Когда мы двигаем стик, PID действительно ускоряет дрон, потому что set point меняется быстрее нашего gyro: у реакции дрона есть задержка.
Но в некоторых случаях P тоже может тормозить. Посмотрим на фрагмент моего полётного журнала на экране. Здесь красная линия — P, красная линия — D. Заметили, что у них одинаковый знак? Это означает, что P и D действуют в одном направлении: пытаются повернуть дрон в одну сторону. Почему так происходит? Посмотрите, что здесь интересно…
Кривая Gyro — сине-фиолетовая, а зелёная — Setpoint. Линия Gyro ушла вперёд линии стика и остаётся впереди: дрон реагирует быстрее, чем я от него требую. В этот момент P и D направлены одинаково, и оба воздействия замедляют движение дрона.
Если в такой ситуации повысить P и D, разве фиолетовая линия не вернётся к зелёной быстрее? Обычно мы говорим, что P и D часто действуют в противоположные стороны, но иногда они действуют в одну и ту же сторону.
Когда такое встречается чаще всего? Например, при propwash. Представим: стик остаётся неподвижным, но из-за внешней силы кривая гироскопа колеблется из стороны в сторону. Когда она отклоняется в одну сторону, P тянет её обратно, а D тоже препятствует движению в эту сторону.
Так я понимаю роль одновременного повышения P и D в алгоритме PID. Надеюсь, это ответило на вопрос слушателя. На этом всё. Ставьте отметки «нравится», комментируйте, делитесь и поддерживайте канал. До встречи в следующем видео.
