Перейти к содержимому
PID регулирование в квадрокоптере. Что это?

PID регулирование в квадрокоптере. Что это?

PID-регулирование в квадрокоптере — это система обратной связи, которая используется для стабилизации и управления движением дрона. PID-регулятор получает данные с датчиков (гироскопы, акселерометры) о текущем положении и движении квадрокоптера и сравнивает их с желаемыми значениями, после чего корректирует скорость вращения двигателей для удержания стабильного полёта.
[^1][^5][^6]

Аббревиатура PID расшифровывается как пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор, который состоит из трёх компонентов:

  • P (пропорциональный) — реагирует на текущую ошибку (разницу между желаемым и фактическим положением), чем больше ошибка, тем сильнее корректировка.
  • I (интегральный) — учитывает накопленные ошибки за время, помогает компенсировать постоянные смещения, например, из-за ветра.
  • D (дифференциальный) — предсказывает будущие ошибки, основываясь на скорости изменения ошибки, помогает сгладить реакцию и уменьшить колебания.
    [^5][^6][^7]

 PID_Compensation_Animated.gif

В квадрокоптере PID-регуляторы настраиваются отдельно для трёх осей: крен (roll), тангаж (pitch) и рыскание (yaw). Настройка PID позволяет добиться плавного и точного управления дроном, минимизировать колебания и повысить стабильность полёта.
[^1][^5]

Настройка PID — важный этап, который обычно проводится в режиме полёта ACRO, и включает последовательную регулировку параметров P, I и D для каждой оси. Правильно настроенный PID-регулятор помогает квадрокоптеру быстро и точно реагировать на команды пилота и внешние возмущения, такие как ветер или изменение центра тяжести.
[^1][^5][^7]

Таким образом, PID-регулирование — это ключевой элемент системы управления квадрокоптером, обеспечивающий его устойчивость и управляемость в полёте.

  1. [^1]: https://www.youtube.com/watch?v=CiPuIsL2OLA
  2. [^2]: https://clover.coex.tech/ru/pid_tuning.html
  3. [^3]: https://multicopterwiki.ru/index.php/
  4. [^4]: https://www.youtube.com/watch?v=Rnytz89bVss
  5. [^5]: https://profpv.ru/chto-takoe-pid-na-chto-vliyaet-i-kak-nastroit/
  6. [^6]: https://rcdetails.info/pid-dlya-kvadrokopterov-perevod/
  7. [^7]: https://elib.psu.by/bitstream/123456789/43494/1/292-295.pdf
  8. [^8]: https://alexgyver.ru/lessons/pid/

line101 COLOR

Как PID помогает стабилизировать движение квадрокоптера при полёте 

PID-регулятор помогает стабилизировать движение квадрокоптера в полёте, постоянно сравнивая текущие данные с датчиков (гироскопы, акселерометры) с желаемыми значениями положения и угловой скорости по осям крена, тангажа и рыскания.
[^3][^7]

Основной принцип работы PID в квадрокоптере таков: 

  • Пропорциональная часть (P) реагирует на текущую ошибку — отклонение от заданного положения. Чем больше отклонение, тем сильнее PID подает корректирующий сигнал на моторы, чтобы вернуть дрон в нужное положение.
  • Интегральная часть (I) учитывает накопленные ошибки за время, например, если дрон постоянно смещается в одну сторону из-за ветра или перекоса центра тяжести, и компенсирует это смещение.
  • Дифференциальная часть (D) предсказывает будущие ошибки, анализируя скорость изменения отклонения, что помогает сгладить реакцию и предотвратить колебания и вибрации.

Таким образом, PID-регулятор формирует управляющие команды для моторов, изменяя их скорость вращения, чтобы компенсировать любые отклонения и удерживать квадрокоптер в стабильном положении.
[^3][^5][^7]

В процессе полёта, когда дрон начинает наклоняться или вращаться, PID быстро вычисляет ошибку и корректирует работу моторов, чтобы вернуть коптер в исходное положение. Это позволяет квадрокоптеру плавно и точно реагировать на команды пилота и внешние воздействия, такие как ветер или турбулентность.
[^3][^6]

Настройка PID важна для оптимальной стабилизации: слишком высокие значения P могут вызвать вибрации и «перекорректировки», а слишком низкие — медленную реакцию и неточность управления. Значения I и D помогают компенсировать постоянные смещения и сглаживать движение соответственно.
[^5]

Итог

В итоге PID-регулирование обеспечивает замкнутый цикл управления, который непрерывно уменьшает ошибку положения квадрокоптера, поддерживая его устойчивость и управляемость в полёте.
[^3][^7]

PID регулирование в квадрокоптере. Что это?