APM 飛控 PID 的調參設定與各飛行模式測試

yangtsaiyi · 發表於 2014年4月8日 08:40 AM

本帖最後由 yangtsaiyi 於 2014年4月16日 10:13 AM 編輯

APM 一開始設定最痛苦的莫過於是調PID
好的PID值讓你上天堂,不適的PID 讓你想撞牆

好的設定會讓機子穩定成這樣(LOITER GPS模式)

如何有邏輯的調試PID呢?
影片

總結:
把機子如影片中吊著,Rate_P,Rate_I,Rate_D都先設0,
1.只調升 rate_P,到機子的反應隨撥杆不過大也不過慢.
2.以1的Rate_P設定,再來調升 rate_D,調到機子會抖震再稍降D
3.以2的RATE_D ,再微調一次 rate_P 多一些
Rate_I與Stab_p建議是飛行中調參,Stab_P由3.0~3.5再往上

原文出處:
http://diydrones.com/forum/topics/arducopter-tuning-guide?commentId=705844%3AComment%3A1135086

參考資料來源:(沒事不用看)
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PID控製的原理和特點
在工程實際中，應用最為廣泛的調節器控製規律為比例、積分、微分控製，簡稱PID控製，又稱PID調節。PID控製器問世至今已有近70年曆史，它以其結構簡單、穩定性好、工作可靠、調整方便而成為工業控製的主要技術之一。當被控對象的結構和參數不能完全掌握，或得不到精確的數學模型時，控製理論的其它技術難以采用時，係統控製器的結構和參數必須依靠經驗和現場調試來確定，這時應用PID控製技術最為方便。即當我們不完全了解一個係統和被控對象﹐或不能通過有效的測量手段來獲得係統參數時，最適合用PID控製技術。PID控製，實際中也有PI和PD控製。PID控製器就是根據係統的誤差，利用比例、積分、微分計算出控製量進行控製的。

比例（P）控製
比例控製是一種最簡單的控製方式。其控製器的輸出與輸入誤差信號成比例關係。當僅有比例控製時係統輸出存在穩態誤差（Steady-state error）。

積分（I）控制
在積分控製中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關係。對一個自動控製係統，如果在進入穩態後存在穩態誤差，則稱這個控製係統是有穩態誤差的或簡稱有差係統（System with Steady-state Error）。為了消除穩態誤差，在控製器中必須引入“積分項”。積分項對誤差取決於時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控製器的輸出增大使穩態誤差進一步減小，直到等於零。因此，比例+積分(PI)控製器，可以使係統在進入穩態後無穩態誤差。

微分（D）控制
在微分控製中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關係。自動控製係統在克服誤差的調節過程中可能會出現振蕩甚至失穩。其原因是由於存在有較大慣性組件（環節）或有滯後(delay)組件，具有抑製誤差的作用，其變化總是落後於誤差的變化。解決的辦法是使抑製誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時，抑製誤差的作用就應該是零。這就是說，在控製器中僅引入“比例”項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項”，它能預測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的控製器，就能夠提前使抑製誤差的控製作用等於零，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調。所以對有較大慣性或滯後的被控對象，比例+微分(PD)控製器能改善係統在調節過程中的動態特性。

PID控制器的參數整定 :
PID控制器的參數整定是控製系统設計的核心內容。它是根據被控過程的特性確定PID
控制器的比例係數、積分時間和微分時間的大小。PID控製器參數整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計算整定法。它主要是依據係統的數學模型，經過理論計算確定控製器參數。這種方法所得到的計算數據未必可以直接用，還必須通過工程實際進行調整和修改。二是工程整定方法，它主要依賴工程經驗，直接在控製係統的試驗中進行，且方法簡單、易於掌握，在工程實際中被廣泛采用。PID控製器參數的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應曲線法和衰減法。三種方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然後按照工程經驗公式對控製器參數進行整定。但無論采用哪一種方法所得到的控製器參數，都需要在實際運行中進行最後調整與完善。現在一般采用的是臨界比例法。利用該方法進行PID控製器參數的整定步驟如下：(1)首先預選擇一個足夠短的采樣周期讓係統工作﹔(2)僅加入比例控製環節，直到係統對輸入的階躍響應出現臨界振蕩，記下這時的比例放大係數和臨界振蕩周期﹔(3)在一定的控製度下通過公式計算得到PID控製器的參數。

PID參數的設定：是靠經驗及工藝的熟悉，參考測量值跟蹤與設定值曲線，從而調整P/I/D的大小。

yangtsaiyi · 發表於 2014年4月8日 08:45 AM

本帖最後由 yangtsaiyi 於 2015年3月11日 09:23 AM 編輯

續有關PID調整:

一開始接觸APM時用原始設定下去試飛時,油門一加,機子亂歪亂抖,直覺買到爛貨了!!實則不然,因為每個人配的四軸機的機體,大小,動力,重量都不盡相同。所以搭配的PID值設定會有很重要的影響!
若能參考到與自己多軸配制的的機體,動力類似的設定值作起始值來上天再用ARDUCOPTOR 3.0firmware 的AUTO TUNE功能
目前已可達到類似前PO 影片的 GPS LOITER 鎖點定高的穩定。
本人的AUTOTUNE過程說明:
選擇2級風或以下的好天氣與寬廣點的場所進行,主要是AUTOTUNE
要以自穩姿態於空中停懸約5~6分鐘

1.機子有接近的參考起始值輸入,主要是讓機子是可被操控的(一般未有把握的參考數值不建議新手操控)!
2.用STABLE模式起飛後,停懸在空中。
3.切AUTOTUENE開關
4.此時機子會自行來回左右抖動調ROLL,飛行員要顧好油門與位置別讓機子飛遠了
5.當ROLL完成,機子會換調PITCH(俯仰)抖動, 一樣飛行員要顧好油門與位置別讓機子飛遠了
6.待AUTOTUNE完畢,若有調參電腦連線可看見COMPLETED顯示.不連線也沒關係,AUTOTUNE的PID値已存在APM內了!
7.重新上電用GPS LOITER模式升空,機子穩得如前PO影片一般!GPS LOITER模式像裝了釘子
一樣會彈回搖控最後不動時的定點!

目前的機體是TAROT 650 四軸
配置1755 4822KV490 尖葉蜻蜓槳
3S 5000 mah
BEFORE 原始設定(不穩定)

AUTO TUNE後