【PX4官方文档翻译】固定翼 PID 整定指南

本指南介绍如何手动整定固定翼 PID。该指南适用于高级用户/专家,因为不正确的PID整定可能会使您的飞机坠毁。

注意

建议大多数用户使用自动整定,因为它更快、更容易,并且为大多类型的机架提供了良好的调整。对于无法使用自动调整或PID参数至关重要的机型,建议使用手动调整。

一、前提条件

  • 必须首先配置微调(在 PID 调整之前)。固定翼微调指南解释了如何操作。

  • 在整定过程中错误地设置增益会使姿态控制不稳定。因此,整定增益应该能够在手动模式下飞行和降落飞机。

  • 过大的增益(和快速的舵机动作)可能会违反机身的最大力 – 小心地去增加增益。

  • 滚动和俯仰调谐遵循相同的顺序。唯一的区别是,俯仰对微调偏移更敏感,因此必须仔细进行微调并且使用多使用积分器增益来补偿这一点。

二、建立机型的核心系统属性

如果有能够手动飞行的飞行员,最好在手动模式试飞中建立一些核心系统属性。为此,请手动飞行来这项工作。即使您不能立即在纸上记下所有数量,日志文件对于以后的调整也非常有用。

注意

所有这些数据都将自动记录到日志文件。如果你不想不查看日志文件直接去优化,才需要做笔记。

  • 使用合适的空速水平飞行。记录下来当前油门摇杆位置和无人机空速(例如:70% 油门对应15 m/s 空速)。

  • 以最大油门和足够的空速爬升10-30秒(例如:12 m/s空速,在30秒内爬升100 m)。

  • 以零油门和合理的空速下降10-30秒(例如:18 m / s空速,在30秒内下降80 m)。

  • 将滚转摇杆向右拉满行至60度滚动,然后将滚转摇杆向左拉满行至另一侧60度。

  • 向上俯仰45度,向下俯仰45度。

指南稍后将使用这些数据来设置一些控制器增益。

三、整定滚转方向的PID

首先调整滚转方向,然后俯仰方向。滚转方向更安全,因为不正确的整定只会导致姿态变化,而不会导致高度损失。

1、调整前馈增益

要调整此增益,首先将其他增益设置为其最小值(标称值为0.005,但请查看参数文档)。

2、将增益设置为最小值

  • FW_RR_I

  • FW_RR_P

3、增益调整

  • FW_RR_FF – 从值 0.4 开始。增加此值(每次加倍),直到无人机令人满意地滚转并达到设定值。在流程结束时回落 20% 的收益。

4、调整速率增益

  • FW_RR_P 从值 0.06 开始。增加此值(每次加倍),直到系统开始摆动/抖动。然后将增益降低50%。

5、利用积分器增益调谐微调失调

  • FW_RR_I 从值 0.01 开始。增加此值(每次加倍),直到命令值和实际滚转量之间没有偏移(这很可能需要查看日志文件)。

四、整定俯仰方向的PID

俯仰方向的调整可能需要更高的积分器增益和正确设置的俯仰偏移。

1、调整前馈增益

要调整此增益,请将其他增益设置为其最小值。

2、增益设置为最小值

  • FW_RR_I

  • FW_RR_P

3、增益调整

  • FW_PR_FF – 从值 0.4 开始。增加此值(每次加倍),直到机体俯仰方向令人满意地达到设定值。在流程结束时回落 20% 的收益。

4、调整速率增益

  • FW_PR_P – 从值 0.04 开始。增加此值(每次加倍),直到系统开始摆动/抖动。然后将值降低 50%。

5、利用积分器增益调谐微调失调

FW_PR_I – 从值 0.01 开始。增加此值(每次加倍),直到命令值和实际俯仰值之间没有偏移(这很可能需要查看日志文件)

五、调整外循环的时间常数

控制回路的整体柔软度/硬度可以通过时间常数进行调整。对于正常的固定翼设置,默认值0.5秒应该没问题,通常不需要调整。

  • FW_P_TC – 设置为默认值 0.5 秒,增加以使俯仰响应更柔和,减小以使响应更强硬。

  • FW_R_TC – 设置为默认值 0.5 秒,增加以使滚转响应更柔和,减小以使响应更强硬。

六、其他整定参数

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