四旋翼PID调参心得.doc

PID控制器我大概就是这么实现的，下面讲讲我在调试过程中具体遇到的问题。首先我将四轴固定在单轴平衡平台上，让飞行器完成单轴平衡，主要观察姿态角的（1）稳定性，能否平衡在期望角度；（2）响应性，当操纵命令改变时，四轴能否即时的响应期望的变化；（3）操纵性，由操纵员感受四轴的姿态是否已与操纵，会不会产生响应过冲。我先调一个轴的平衡再调另外一个轴，最后调YAW轴。A:开始只调P,将I,D置0。由于不知道PID的大致范围我就随便给了一组值：P=1,I=0,D=0观察现象。一开电机四轴就开始剧烈左右摇摆，很明显P给大了。然后P从小了往上加。从P=0.1开始试。调试的时候我就发现了一个现象就是我的四轴往一边歪，离平衡的0度差了那么一个角度A,P=0.1时A较大，除非油门推到很大否则四周根本起不来，这是P说明给小了，我再将P=0.2这时四轴状况无明显改善。于是我直接将P加大一点P=0.8,P=0.8时已经可以看出在等幅震荡了，但是不是在0度的平衡位置，也是偏离的一个角度B,此时B较小了。之后我再加大P到1四轴震荡又变大了，但是到震荡中心到零度的静差还是存在。由于此时I=0,所以我决定不管这个静差，先把P的临界震荡点找到。P=0.8时可以观察到比较明显的等幅震荡了，P=0.2时四轴又显得的无力，所以P应该在0.2~0.8之间。临界震荡点就是P从为震荡到，刚开始震荡的点。在这里还应注意一点，当P太小时，四轴在很大倾斜的地方，在重力与P的作用下也会震荡，这种震荡不是等幅的，也不是对称的，震荡波谷的绝对值明显要比波峰绝对值大而且距离0度会很远。这种情况要加以区分。我把P从0.2到0.8开始尝试，找到一个适合的点，即刚开是出现震荡的P值最后我定为0.5。注：此时还是有静差。在以上过程中在一开始我一直想通过P来消除静差，但是我发现我把P加到很大，已经震荡的很剧烈了，四轴的震荡中心都不是在0度位置。所以我只能选择先选好P,D最后加入I来解决这个问题。P=0.5时四轴在他的稳定位置震荡比较小了，但是在外力干扰下很难在稳定下来，抗干扰能力较差。然后我开始调D。在平衡过程中P相当于四轴的回复力，它要努力时四轴在一个稳定的平衡位置，但这个位置不一定是你的期望点。个人认为就是当偏差不在变化时，pid的输出也没有变化了，所以有可能光用P时稳定的位置不一定是平衡的期望的位置。而D是阻尼力，他在四轴有速度的情况下才发挥作用，它与速度方向相反始终是抑制运动。所以他可以抑制震荡，但是他同样也可以抑制P的作用，当震动产生时，在震动的中心点四轴震动速度最大，也是D作用最强的时刻。刚开始调D的时我就范了一个错误。因为我改了D的标准型，而D应该是抑制运动的，但是陀螺仪输出的数据符号导致我这里D变成了增加运动，所以一开始无论我怎么调整D,都会激发震荡。后来我在参数前加了个符号就好了。在这里我提醒要始终注意D是阻尼力，是其抑制震荡也就是运动的作用的，它始终期望的是它所作用的对象没有运动，至于停在什么位置不是D所关心的，那是P,I所关心的。所以直接用陀螺仪数据代替偏差的差得话就得注意下。修正这个问题后加了D效果就比较明显了，四轴在外力的干扰先能明显的有回复力且，能快速稳定在平衡点了，调D就是试，当然D大了也会产生震荡，但是此时不加D时光P作用时的震荡就很小，很明显就可以看出随着D的增大，震荡减小又增大的过程。最后P=0.4,D=0.15。最后定好了P,D后我的四轴还是有静差，不能稳定在期望的0点。网上有很多四轴只用PD,在这里我决定根据我的实际情况加入I。调I的时候我先把积分限幅去掉。然后从小往大加，当调平衡时，随着油门的变大，静差应该是越来小的。我将油门推到差不多快要将四轴推离地面的位置，看I能不能消除静差。因为如果油门给小了，静差较大，调出来的I虽然能消除静差但是I比较大，在加油门时有可能也会产生超调震荡。最后I要再能消除静差又不产生震荡，个人认为要近可能小。最后加上合适的积分限幅。P:0.4,I:0.35,D：0.15。别忘了以上调试过程中每次都需要给予平衡一个干扰，看看参数在外界干扰情况下做的如何，会不会产生超调震荡，会不会长时间才能稳定。以上就是我第一台四轴的PID调试。 下面我讲讲我在调第二个X四轴过程中遇到的问题。第二架四轴是我做了用来参加爱板网的ARM-STM32校园比赛的，因为第一架属于学校了财产留在学校了，手里没有，只好再搞一个。第二架的配置采用的是飞越的650碳纤机架，电调用的是好赢的奔腾40A,电机同样是新西达2212 1000kV。主控是STM32F407其实这个机架和电调配这个电机是大才小用了，但是我的预算实在不够了就只好买了个水一点的电机，等以后再升级。这次我采用X型四轴，主要是挂了云台。PID的设计与之前讲