用阶跃响应平衡 P 和 D 增益

FPV 工具调整6:01
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阅读阶跃响应图并用它来找到 FPV 四轴的 P 增益和 D 增益之间的实际平衡。

本教程涵盖的内容

本指南使用 FPVSIM Blackbox 分析器的阶跃响应视图来找到实用的 P-to-D 平衡。目标是使横滚、俯仰和偏航迅速跟随命令的运动,而不会出现过度的超调或振荡。

点击任意截图即可查看原始尺寸。这些示例展示了原指南使用的旧版 Betaflight 和 Dronesitter 界面;Dronesitter 是 FPVSIM 以前使用的品牌名称。

保守地调整并验证当前固件行为。该视频演示了较旧的 Betaflight 工作流程。在工作台上配置时拆下螺旋桨,进行小的更改,观察电机和组件温度,并使用已安装固件记录的名称和范围。

准备有用的日志

  • 使用机械健全的四轴飞行器,配有安全的硬件、健康的电机和未损坏的螺旋桨。
  • 备份当前配置,以便可以撤消每次更改。
  • 如果飞行控制器和存储可靠地支持的话,按照演示配置 1 kHz 的 Blackbox 日志记录。
  • 选择一个安全的开放区域,避免在人、财产或障碍物附近进行测试。
Betaflight Blackbox 选项卡,记录速率设置为 1 kHz,箭头标记为 Erase flash。
录制前先设置 Blackbox 日志记录频率。截图还标出了 Erase flash;清空存储前请先保存需要的日志。

建立P-D平衡

  1. 隔离反馈响应

    在视频的 Betaflight 设置中,前馈和绝对控制设置为零,D-MIN 禁用,I 保持在 30 到 40 左右,TPA 设置为 1.0。当前固件可能会公开不同的控件,因此请在更改之前验证每个设置。

    Betaflight PID Profile Settings,用箭头标记 PID 增益、Feedforward、Absolute Control 和 D Min。
    在 PID Profile Settings 中找到反馈和前馈控件。所示数值来自示例四轴飞行器及其固件。
    Betaflight Rateprofile Settings,箭头指向设置为 1.00 的 TPA 字段。
    旧版界面将 TPA 放在 Rateprofile Settings 中。使用示例数值前,请先确认您的固件对此控件的定义。
  2. 选择保守的起点

    本教程在典型的五英寸四轴上开始将 P 和 D 设为 35 到 45 左右,对于更粗糙的构建,将 P 和 D 设为接近 30。将这些视为历史例子,而不是普世价值。

  3. 记录一次短暂的试飞

    使用演示的地下室式输入序列:稳定悬停并进行几次快速滚动或摇杆运动,为分析仪提供不同的命令步骤。大约一分钟的飞行可以提供足够清晰的例子。

  4. 检索飞行日志

    飞行结束后,在拆下螺旋桨的情况下重新连接飞控。在Betaflight的Blackbox选项卡中,使用Activate Mass Storage Device Mode或控制器支持的日志下载选项,将日志保存到您的计算机。

    Betaflight Blackbox 选项卡,箭头指向 Activate Mass Storage Device Mode。
    Activate Mass Storage Device Mode 使支持的板载存储可用于复制日志。
  5. 将日志加载到 FPVSIM Blackbox Analyzer

    打开 FPVSIM Blackbox Analyzer,点击文件夹按钮并选择已保存的飞行日志。

    Blackbox Analyzer 启动屏幕,箭头指向粉红色的大文件夹按钮。
    选择文件夹按钮打开您的日志;示例日志对于首先探索分析器很有用。
  6. 打开阶跃响应概述

    日志加载后,选择顶部工具栏中的 Step Response Overview。分别检查横滚、俯仰和偏航。

    已加载飞行日志,顶部工具栏中的箭头指向 Step Response Overview。
    Step Response Overview 打开加载日志的响应图。
  7. 读取响应曲线

    横轴是以毫秒为单位的响应时间。垂直轴将命令的步骤与四轴测得的响应进行比较。超过目标的大峰值表示超调;重复响铃表明有振荡;缓慢上升表明反应迟缓。

    单独的横滚、俯仰和偏航阶跃响应图,横滚和俯仰上具有较大的初始峰值。
    此示例中,横滚和俯仰响应明显超过 1.0,并在稳定前出现振荡。请分别比较各个轴。
  8. 小幅调整 P

    如果响应太慢,请将 P 稍微提高,如所示的五点变化。如果超调或振铃,请减小 P 或重新审视与 D 的关系。一次更改一个轴或一组参数。

    改进的横滚和俯仰响应曲线具有更小的峰值,而偏航图报告的数据不足。
    后面的示例在横滚和俯仰方面的超调较少。偏航数据不足,因此无法从该日志进行评估。
  9. 仔细寻找上界

    当P与D的比例看起来平衡后,教程将P和D一起提升,以探索整体实力。一旦出现持续振荡、电机过热、噪音放大或飞行不稳定的迹象,就停止并返回。

  10. 故意重新启用全调

    恢复您为测试禁用的任何前馈、D-MIN、TPA 或其他功能,然后记录并验证完整的配置,而不是假设隔离的结果仍然正确。

寻找什么

  • 比较多个干净步骤事件;单个碰撞或道具洗刷事件可能会扭曲平均值。
  • 当滚动和俯仰的力学或响应形状不同时,独立调整滚动和俯仰。
  • 不要为了追求完美形状的图形而牺牲酷炫的发动机和可预测的现实世界飞行。
  • 将原始日志和配置保留在每个修订旁边,以便您可以确定更改是否确实有帮助。

编辑的成绩单

为了可读性,此文字记录已被清理。参数名称和示例值反映了视频中显示的固件和 FPVSIM 接口。

00:00–00:55

本教程演示了一种使用 FPVSIM Blackbox 分析器找到良好 P-D 平衡的简单方法。将 Blackbox 配置为 1 kHz 记录速率,以便阶跃响应计算有足够的样本。

00:56–02:02

先采用保守的 P 和 D 值。示例中,普通五寸四轴飞行器使用约 35 至 45;机体表现不佳时则使用约 30。比起具体数值,更重要的是从稳定的基准状态开始。

02:03–03:18

为了重点关注基本反馈响应,演示将前馈和绝对控制设置为零,关闭 D-MIN,将 I 保持在 30 到 40 左右,并将 TPA 设置为 1.0。这些是所示工作流程的临时测试条件。

03:19–04:23

使用一系列快速、独特的操纵杆输入飞行约一分钟,同时保持安全悬停。该方法基于 Brian White 的基础调整方法,旨在在日志中生成可识别的响应步骤。

04:24–05:17

以存储模式连接飞控,打开FPVSIM Blackbox Analyzer,加载日志,选择阶跃响应概览。该页面提供了滚动、俯仰和偏航的单独绘图。

05:18–06:31

水平轴显示时间(以毫秒为单位),垂直轴显示测量的响应与请求的步骤。 P 相对于 D 过多往往会出现过冲并可能出现响铃。太少会产生更慢、更柔和的响应。

06:32–07:42

小步调整P,例如五个点,然后重复飞行和分析。比较曲线而不是一次进行几个不相关的更改。

07:43–08:40

一旦形状显示出合理的 P 到 D 平衡,仅在构建保持干净和稳定的情况下一起增加 P 和 D。振荡的开始标志着一个边界;离开它并在另一个日志中确认结果。

常见问题

我可以从视频中复制P和D值吗?

不适用。这些只是针对演示机体及旧版固件的起始示例。机架刚性、电机、桨叶、滤波设置、固件和载荷都会影响可安全使用的调参结果。

过冲是什么样的?

测量的响应在稳定之前上升到超出命令水平。目标上方和下方的重复移动是振铃或振荡。

为什么要在此测试中禁用前馈和 D-MIN?

演示的工作流程暂时删除了可能模糊基本 P 和 D 反馈关系的功能。建立关系后恢复并验证完整配置。

每个轴都应该使用相同的值吗?

不一定。横滚、俯仰和偏航可能具有不同的惯性、力学和响应曲线,因此请单独检查每个轴。

我什么时候应该停止增加增益?

出现任何持续振荡、意外噪音、电机过热或不稳定行为时停止。回到保守的设置并通过另一次安全飞行和日志确认。