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].

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]: https://www.youtube.com/watch?v=CiPuIsL2OLA

[^2]: https://clover.coex.tech/ru/pid_tuning.html

[^3]: https://multicopterwiki.ru/index.php/

[^4]: https://www.youtube.com/watch?v=Rnytz89bVss

[^5]: https://profpv.ru/chto-takoe-pid-na-chto-vliyaet-i-kak-nastroit/

[^6]: https://rcdetails.info/pid-dlya-kvadrokopterov-perevod/

[^7]: https://elib.psu.by/bitstream/123456789/43494/1/292-295.pdf

[^8]: https://alexgyver.ru/lessons/pid/

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].

[^2]: https://cyberleninka.ru/article/n/algoritm-nastroyki-stabiliziruyuschego-pid-regulyatora-kvadrokoptera

[^3]: https://rcdetails.info/pid-dlya-kvadrokopterov-perevod/

[^4]: https://www.youtube.com/watch?v=XXtLR2QbNRQ

[^5]: https://profpv.ru/chto-takoe-pid-na-chto-vliyaet-i-kak-nastroit/

[^6]: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=39288

[^7]: https://multicopterwiki.ru/index.php/

[^8]: https://www.reddit.com/r/diydrones/comments/199fb4e/pid_rate_control_why/?tl=ru