无人机串级PID控制器姿态参数调试方法

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无人机的调试工作很大一每段是对飞行控制参数的调试,广义的飞控参数饱含了制导、导航、控制律以及各种控制策略中的可调参数。

一般的飞控也有上百项时要人为调试的参数,有的甚至是几百上千个。而姿态控制作为无人机控制的基础,一般在无人机试飞调试时首当其冲,成为亲戚朋友首要调试对象,当然导航的参数以及亲戚朋友上一讲PX4实战之振动分析肯定是在调试姿态完后 也有4个 比较好的情况表的。

亲戚朋友今天要说的姿态参数调试法律办法是针对目前使用最为广泛的串级PID控制器进行的,而在姿态控制中基于时标分离假设设计的控制器一般分为内外环社会形态,内环控制姿态角传输下行速率 ,外环控制姿态角。时标分离的意思要是内环响应的传输下行速率 要远快于外环,要是内环响应都时要在很短的时间内跟上外环给出的期望。PX4中使用的P(外环)—PID(内环)型社会形态要是这么 设计出来的,关于姿态控制的控制律设计每段亲戚朋友完后 再讲,会针对欧拉角和四元数并也有描述分别进行论述。今天亲戚朋友就来谈谈你这人 P—PID的内外环姿态控制器的参数应该为什么调试。

固定翼、直升机和多旋翼的调参法律办法有这人之处,因此亲戚朋友三者对于参数的敏感性完整性不同,直升机对参数及其敏感,参数稍有变化控制效果就会相差要是,而固定翼对于参数适应范围很广,也是最好调试的。今天亲戚朋友的调参主要针对的是多旋翼飞机(垂起飞行器旋翼每段),以PX4为例,因此 飞控调试法律办法基本一样,因此参数名字不一样,功能有所差别而已。

调参准备

在后后后后刚开始参数调试完后 ,亲戚朋友要做因此 调试准备,飞行器各系统正常自无须说,飞控参数也要有所更改和验证:

1、电调校准完毕;

2、PWM_MIN参数要保证飞行器解锁后电机不用停止转动,这么 做的意味是在空中遇到姿态控制比较极端的情况表下,飞行器输出的电机控制信号一般会打到最低和最高位置,因此,最低位置PWM_MIN时电机因此停止转动,那也要是说电机这每段控制因此不起效果了,会造成飞行器力和力矩的不平衡,姿态控制跳出问题报告 。要是在地面时要进行以下验证:

A、不装桨叶上电;

B、将油门打到最低位置;

C、俯仰滚转偏航4个 方向都晃动45度(你这人 深度1根据你设置的最大姿态角来定);

D、检测与非 电机停转;

3、还是打开SDLOG_PROFILE 参数的high rate选项,便于分析姿态控制效果;

4、将参数 MC_AIRMODE置0,此参数会在电机饱和时优先保证姿态控制,减弱油门通道的控制;

5、将姿态相关的所有参数都减少20%,防止发散的因此性。其主要参数如下:

滚转角传输下行速率 控制器:(MC_ROLLRATE_P, MC_ROLLRATE_I, MC_ROLLRATE_D)

俯仰角传输下行速率 控制器:(MC_PITCHRATE_P, MC_PITCHRATE_I, MC_PITCHRATE_D)

偏航角传输下行速率 控制器(MC_YAWRATE_P, MC_YAWRATE_I, MC_YAWRATE_D)

滚转角控制(MC_ROLL_P)

俯仰角控制 (MC_PITCH_P)

偏航角控制 (MC_YAW_P)

最大滚转角传输下行速率 (MC_ROLLRATE_MAX)

最大俯仰角传输下行速率 (MC_PITCHRATE_MAX)

最大偏航角传输下行速率 (MC_YAWRATE_MAX)

滚转角传输下行速率 前馈控制(MC_ROLLRATE_FF)

俯仰角传输下行速率 前馈控制(MC_PITCHRATE_FF)

偏航角传输下行速率 前馈控制(MC_YAWRATE_FF)

参数调试法律办法

俯仰滚转偏航4个 通道的调试法律办法基本是一样的,要是亲戚朋友只针对其中4个 通道来进行说明,就以滚转通道为例,为了飞行安全,亲戚朋友调试时都以manual/Stablized模式起飞,不进行Acro模式的试飞。

调试步骤一般是原本 的:

1、轻推油门,在地面上观察飞机与非 震荡趋势,这么 则正常起飞;

2、在空中做滚转方向激励(遥控器滚转遥杆飞快向左或向右拨杆后回中),遥控器从小到大给出滚转通道激励(10-200度左右的激励)后观察飞机反馈,看飞机与非 震荡问题报告 ;

3、先调试参数MC_ROLLRATE_P,此参数是角传输下行速率 控制器的主力军,倘若有误差第一时间响应,参数大小直接影响飞机的灵敏度,每次增加10-20%直到给激励后飞机跳出小幅震荡为止,这完后 将此参数缩减为200-70%左右;

4、再调试参数MC_ROLLRATE_I,也是每次增加10-20%直到飞机跳出小幅震荡,缩减为200-70%,此参数主要用于消除跟踪静差,参数太小会意味无法应对外界扰动;

5、参数MC_ROLLRATE_D与飞行器的噪声有关,要是对于噪声大的飞行器此参数基本设置为0符近,噪声小的都时要适当增加此参数后观察飞机是与非 小幅震荡,有励志的话 缩减为200%,此参数过小会跳出飞行器给出激励后回中时超调跳出多次余震。

6、固定好内环参数后调试参数MC_ROLL_P,此参数基本不用为什么调试,调大了也会震荡,因此缩小;

7、MC_ROLLRATE_FF参数人太好要是角速环输出直接反馈到电机上,此参数能够飞行器给出姿态期望后的快速响应,因此必须过大,因此他也有反馈控制,要是占的输出比例过大,会干扰角传输下行速率 环的控制。因此飞行器姿态响应没能可适当加大,姿态响应过于灵敏则降低此参数。

8、关于深度1和角传输下行速率 的限幅参数人太好要根据具体的飞机来定了,因此飞机的电机存在问题富裕,那就限制得小因此 ,因此电机能力足够,就放宽因此 。

9、THR_MDL_FAC参数,你这人 参数是用来修正升力和PWM输出值的关系的,亲戚朋友无缘无故发现在悬停情况表时飞机的姿态控制好好的,因此到了快速爬升和下降时,飞机就跳出姿态不稳的问题报告 ,要是因此力和PWM的输出他也有线性关系,要是会跳出不同油门值的完后 控制效果不一样,你这人 参数要是用来调试你这人 问题报告 的。关于你这人 参数亲戚朋友里边再讲。

数据分析

调参是一定时要数据分析的,都时要使用Flight Review/matlab来进行分析,主要分析深度1和角传输下行速率 跟踪情况表以及电机与非 跳出饱和问题报告 。下面的数据除了第一张图之外也有较大尺寸飞机的姿态响应曲线,要是给出激励后响应较慢,不像小尺寸飞机的跟踪效果这么 好。

角传输下行速率 跟踪好的情况表就跟下图所示:

跟踪不好震荡的情况表是原本 的:

姿态跟踪好的情况表给激励是原本 的:

姿态跟踪不好的情况表是原本 的: