PID-Tuning für Quadrocopter
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Log-Analyse
Prinzipiell sollte man den Flug immer auch mit einer Actioncam aufzeichnen, um das Videomaterial später unter das Log legen zu können und auch zu sehen wie das Quad reagiert.
Damit das Video synchron zum Log läuft kann man den Anfangspunkt des Clips mittels der Log sync Einstellung anpassen.
Da die Auswertung des Logs mannigfaltige Analyse-Möglichkeiten eröffnet, die alle mehr oder weniger komplex sind, sollen im Folgenden nur die grundlegenden Auswertungen erläutert werden.
Das erste was man prüfen sollte ist die generelle Performance des Copters. Man bringt den Copter in einen stabilen Schwebezustand und sieht sich nach dem Flug das dazugehörige Log an. Oben links im Bild kann man anhand des dargestellten Quads sehen, mit wie viel Leistung die Motoren angesteuert werden.
Während des „auf der Stelle Schwebens“ sollten die „Kuchenstücke“ etwa gleich groß sein. Wenn die Leistung der Motoren stark unterschiedlich ist, sollte man prüfen, ob der Copter gut ausbalanciert ist. Ist dies der Fall, dann liegt vermutlich ein Problem am jeweiligen Antriebsstrang vor - ESC, Motor oder Propeller kommen in Frage. Ist das Problem beseitigt und alle Motoren laufen gleich, kann man sich der weiteren Auswertung des Logs zuwenden. Wir werden diese im Folgenden anhand von zwei Graphen anreißen:
- rcCommand, gyro
- PID_P, PID_I, PID_D, PID_sum
Die gezeigten Beispiele resultieren nicht aus optimalem Tuning, zeigen aber die Reglerreaktion recht gut.
Im ersten Beispiel wird ein extrem harter Pitch-Input gegeben - der Copter wird also mit einem abrupten Steuerbefehl stark um die Querachse gekippt.
Wie man am oberen Graphen sieht wird ein massiver Stick-Input gegeben. Der Copter reagiert- und schwingt nach, bis die Schwingung nach ca. 5 Zyklen abklingt. Im Flug ließ sich nur feststellen, dass der Copter sehr aggressiv flog und minimalst nachschwang- wenn man es sehr direkt mag, kann dies noch OK sein. Generell sollte man bei einer derartigen Reaktion allerdings den P-Wert etwas verkleinern, oder D etwas erhöhen. An dem unteren Graphen mit den PIDs sieht man, dass die Reglerreaktionen erst den Stick-Inputs folgen, um dann beim Rückstellen massiv zu überschwingen, was letzten Endes zu der Reaktion des Copters, welch man im oberen Graphen sieht führt.
