Настройка PID в Betaflight 4.5. Часть 2. PID для взрослых.

1. Карта PID‑F контроллера: входы, ошибки, суммы и микшер

Прежде чем крутить ползунки, полезно один раз увидеть, как части PID‑F контроллера соединены между собой. Тогда вы не будете воспринимать настройки как “магические числа”, а будете понимать, куда попадает каждый сигнал и почему один терм может мешать настройке другого.

Схема PID‑F контроллера Betaflight (setpoint, gyro, P/I/D/FF, PID sum, mixer)

1.1. Setpoint и Gyro как входы

У PID‑контроллера есть два ключевых входа. Первый вход — это Целевая скорость вращения / setpoint, то есть положение стиков, которое определяет требуемую угловую скорость или движение по осям квадрокоптера. Второй вход — это Текущая скорость вращения / gyro -  фактическая угловая скорость квадрокоптера по roll, pitch и yaw.

1.2. PID error и распределение по термам

Разница между setpoint и gyro — это PID error, то есть ошибка ПИД-регулятора в текущий момент. Именно эта ошибка дальше попадает в P‑term и I‑term, потому что они работают с “несовпадением” между желаемым и фактическим значениями скоростей.

При этом D‑term устроен иначе. Это производная от gyro, то определяет то, как быстро меняется скорость вращение, иначе говоря — угловое ускорение, и пытается сопротивляться слишком резким изменениям. feedforward, в свою очередь, является производной от setpoint (Целевой скорости вращения), то есть от того, как быстро вы двигаете стик.

Если записать идею в одной строке, то общий смысл управления выглядит так:

1.3. PID sum и motor mixer

Все термы складываются с разными коэффициентами усиления (gains), и результат называется PID sum. Это тот самый “толчок”, который контроллер просит сделать по roll, pitch и yaw. После этого запрос уходит в motor mixer, и уже микшер превращает его в изменения тяги / throttle по каждому мотору, чтобы квадрокоптер сделал именно то вращение, которое было запрошено.

Когда система работает хорошо, она делает одну вещь снова и снова: минимизирует PID error. Чем меньше ошибка, тем точнее квадрокоптер повторяет то, что вы “рисуете” стиками.

2. Теория термов: P, D, I и Feedforward

2.1. P‑term как “пружина”

P‑term работает как пружина в стойке подвески “пружина + амортизатор”. Его задача очень прямолинейная: он давит против ошибки PID и пытается привести ошибку к нулю. Чем больше ошибка — тем больше становится P‑term на каждом цикле PID, и тем сильнее он “толкает” квадрокоптер обратно к нужному движению.

2.2. D‑term как “амортизатор”

D‑term работает как амортизатор. Он смотрит на то, насколько быстро меняется gyro от цикла к циклу, и его цель — чтобы gyro не “скакал” резко. D‑term сопротивляется изменениям угловой скорости и как бы замедляет слишком резкую реакцию.

Это критично именно потому, что D‑term помогает избегать перерегулирования (overshoot) и осцилляций. Когда квадрокоптер начинает колебаться или пытается менять направление слишком быстро, D‑term может становиться большим и “жёстко” давить, чтобы вернуть реакцию в спокойный, демпфированный режим.

Баланс “пружины” (P) и “амортизатора” (D) очень важен. Правильная пара даёт быстрый выход на цель и спокойную стабилизацию без дрожи.

2.3. I‑term как “накопление” и устранение систематической ошибки

I‑term тоже смотрит на PID error, но делает это иначе. Он накапливает ошибку во времени. Если у вас есть небольшая ошибка, которая держится долго, I‑term будет постепенно набирать “силу” и давить всё сильнее, пока эта систематическая ошибка не уйдёт в ноль.

Это очень полезно, когда есть фиксированный сдвиг, который не убирается P‑term. P‑term может быть “хорош”, но он не всегда в одиночку способен убрать постоянную мелкую ошибку. А I‑term в конце концов накапливается до уровня, когда он может её задавить.

2.4. PD и PI баланс: почему важны отношения, а не абсолютные числа

Баланс важен не только между P и D, но и между P и I. Если D‑term удерживает P‑term от раскачки, то P‑term удерживает от раскачки I‑term. Поэтому для конкретного квадрокоптера существует “удачное” соотношение P:D и “удачное” соотношение P:I, при котором вы можете поднять I, P и D максимально высоко, но при этом не получить осцилляций.

И здесь появляется очень практичный вывод: важны соотношения, а не абсолютные числа. Если вы, например, удвоите и P, и D, то их соотношение останется тем же, и характер отклика будет похожим. Меняется “масштаб”, но не сама форма реакции.

Из этого вытекает логика процесса настройки, которой мы будем придерживаться: сначала мы настроим D, потом P, потом I, а уже после этого — такие вещи, как feedforward. Эта последовательность устранит ситуацию, когда один терм “маскирует” проблему другого терма.

2.5. Feedforward: почему он убирает задержку и улучшает tracking

Feedforward отличается от P/I/D. P/I/D реагируют на ошибку или на поведение gyro, то есть они в каком‑то смысле работают “после того как что‑то произошло”. Feedforward же смотрит на setpoint, то есть на ваши стики, и реагирует на скорость их движения.

Если feedforward выставлен правильно, он заметно уменьшает задержку между движением стика и тем, что показывает gyro. Это улучшает stick tracking, особенно на быстрых, резких движениях. И это одна из причин, почему Betaflight может очень точно “прилипать” к стикам, если всё остальное (фильтры, PD, I) уже выставлено правильно.

3. Полёты для настройки: как делать манёвры, чтобы данные были “чистыми”

Полёты для PID‑настройки — это серия резких движений по roll, pitch и yaw, потому что именно на резких манёврах видно, где система “вялая”, где она перерегулирует, а где она начинает колебаться. Но здесь есть два простых правила, которые очень сильно влияют на качество данных.

3.1. Держать стик и не отпускать его “пружинить”

Первое правило: держите стик рукой, пока делаете резкие движения. Резко отклонить и вернуть в центр — это нормально. Резко “покачать” влево‑вправо — тоже нормально. Но если вы отпускаете стик и позволяете ему самому отстрелить в центр и подпрыгнуть, вы создаёте механические колебания ввода, которые выглядят как осцилляции, и в итоге “размазывают” данные так, что по ним тяжело принимать решения.

3.2. Почему Angle mode упрощает тюнинг

Второе правило: производите настройку в Angle mode.  Квадрокоптер при калибровке как бы “качает” себя в воздухе, и вам проще контролировать амплитуду и повторяемость манёвров. Поэтому значительную часть PID‑тюнинга действительно удобно делать именно в Angle mode.

Зачем эта дисциплина. Чем “чище” ввод и чем повторяемее манёвры, тем проще увидеть реальную реакцию PID, а не смесь реакции PID с дрожью стика, дребезгом возвратной пружины и случайными колебаниями рук.

4. Опционально: увеличить PIDsum_limit, чтобы получить больший диапазон регулирования

Перед тем как углубляться в настройку, есть опциональный шаг, который нужно сделать для получения большей отзывчивости: увеличить лимит рассмотренной ранее суммы  PID PID sum, то есть позволить контроллеру “толкать сильнее” через микшер моторов.

Это делается через CLI. Логика выглядит так: установить лимиты в 1000 и сохранить.

set pidsum_limit = 1000
set pidsum_limit_yaw = 1000
save

Смысл изменения — увеличить “диапазон регулирования” PID‑контроллера: он сможет сильнее "давить" в быстрых манёврах и быстрее "проталкивать" команды в моторы.

5. Порядок настройки: Master → P:D balance → I‑term → Feedforward → Dynamic damping

Процесс, которым мы пойдём дальше, можно представить как настройку аудио системы. Если “общая громкость” недостаточная, то сколько бы вы ни крутили эквалайзер, результат всё равно будет не тем. Поэтому сначала мы выставляем основную громкость master multiplier. Затем мы работаем с балансом P:D (условно настраиваем “высокие частоты”, treble). Затем доводим качество I‑term (“низкие частоты”, bass). И только после этого переходим к настройкам feedforward и dynamic damping.

5.1. Master multiplier как “громкость”

Фундамент хороших настроек PID — это правильно выставленный master multiplier. Правильное значение — это максимум, который ваша сборка выдерживает без горячих моторов, без осцилляций и без характерных “трелей” D‑term во время полёта.

Чем больше master multiplier вы можете позволить, тем лучше итоговая настройка по ощущению: квадрокоптер становится более отзывчивым, лучше переносит ветер, лучше держит траекторию. Но это работает только до границы, после которой вы начинаете платить перегревом, шумом и осцилляциями.

5.2. Зачем временно отключать dynamic damping при поиске master

Найти правильный master multiplier проще, когда D‑term не меняется динамически в полёте. Поэтому на этапе поиска master рекомендуется выставить dynamic damping в 0, то есть опустить ползунок до нуля, чтобы поведение было стабильным и одинаковым от манёвра к манёвру.

Если вы не видите этих ползунков, это означает, что не включён Expert Mode. Включите Expert Mode в интерфейсе, и после этого дополнительные ползунки, включая dynamic damping, станут доступны.

PID Tuning — ползунок Dynamic Damping (установлен в 0 на время настройки master)

5.3. Почему сборка должна быть “в боевом виде” (GoPro, пропы и т.д.)

Перед тем как настраивать master multiplier, убедитесь, что квадрокоптер находится в “собранном реальном” состоянии, то есть в таком, как вы реально летаете. Если обычно летаете с камерой — камера должна быть установлена. Если вы обычно летаете на пропеллерах, которые слегка повреждаются в процессе и не всегда идеальны — тюнинг также имеет смысл делать на таких пропах. При этом, найденный master multiplier будет реальным максимумом для вашего обычного полёта, а не для “лабораторного” состояния.

5.4. Почему мощные моторы требуют меньший master и это нормально

Есть важное предупреждение: всё более мощные моторы с высоким KV часто требуют меньший master multiplier. Причина здесь не в том, что “меньше — хуже”. Причина в том, что мощные моторы фактически “усиливают” действие PID‑значений, потому что они быстрее и сильнее отвечают на команду. Пропеллеры с более крутым шагом (steeper pitch) тоже дают похожий эффект, но мощные моторы обычно влияют сильнее.

Полезно понять: низкий master на мощных моторах может дать лучшее ощущение и контроль, чем высокий master на слабых моторах. Потому что мощные моторы быстрее развивают момент, и квадрокоптер получается более отзывчивым даже при меньших “числах” в настройке.

5.5. Практический алгоритм поиска master multiplier

Дальше вы делаете ровно то, что нужно делать в реальной жизни: начинаете чуть ниже 1.0 (например, около 0.5) и постепенно поднимаете значение.

При этом вы обращаете внимание на две вещи: температура моторов после полёта и звук моторов в полёте.

• Если моторы звучат гладко, нет “шероховатости”, нет трелей, нет слышимых осцилляций — дрон пока в безопасной зоне.
• Если по мере увеличения master квадрокоптер становится всё более собранным, лучше держит propwash, лучше слушает стики — это ожидаемый эффект на пути к оптимуму.
• Дальше вы придёте к точке, где улучшения замедляются или почти прекращаются. Это обычно означает, что вы близки к оптимальному значению.
• Если продолжать поднимать, вы начнёте слышать “грубость” работы моторов, трель, осцилляции в некоторые моменты, а после посадки моторы начнут быть ощутимо тёплыми или горячими. Это признаки, что вы "перетянули" master.

Когда вы нашли “лучшее значение” — оставьте master там. И здесь важно не загонять себя в процесс тонкой настройки: если вы ошиблись на 0.1 выше или ниже, это сильно не повлияется на результат. Найдите ту позицию, где всё работает уверенно и чисто, и это будет правильной основой.

6. Dynamic idle (динамический холостой ход): почему это критично для propwash

Dynamic idle — это вещь, которую имеет смысл воспринимать как “критически важную” для снижения эффекта propwash, особенно на маленьких квадрокоптерах и особенно если вы летаете на пропеллерах с более крутым шагом. Идея здесь упирается в аэродинамику: при определённом сочетании шага, размера и оборотов, лопасти могут уходить в blade stall (срыв потока), что создаёт нестабильность (propwash) именно в тех режимах, где вы быстро снижаете тягу.

Рекомендации по dynamic idle обычно зависят от шага и размера пропеллера. Логика такая:

• чем меньше размер пропеллера, тем выше нужны обороты, чтобы получить сопоставимую скорость концов лопастей (tip speed);
• чем выше шаг пропеллера, тем выше нужны обороты, чтобы уменьшить риск срыва потока (blade stall) при нагрузке.

Таблица рекомендаций Dynamic Idle RPM в зависимости от размера и шага пропеллера

Если ваш пропеллер находится “между” двумя категориями, логика проста: выберите значение между двумя рекомендациями так, чтобы результат оставался стабильным и предсказуемым.

7. TPA: как убрать осцилляции на высоком газе

7.1. Что делает TPA

Когда квадрокоптер настроен “плотно”, полезно понимать настройку TPA (Throttle PID Attenuation). TPA уменьшает значение D‑терма по мере того, как вы увеличиваете тягу. При необходимости TPA может уменьшать и P-терм, если включить соответствующий режим.

Практический смысл: бывает так, что при низкой и средней тяге настройки выглядят отлично, а при ее увеличении появляются осцилляции. TPA — это инструмент, который помогает с этим бороться.

7.2. TPA rate и TPA breakpoint: как их интерпретировать

TPA rate — это уровень затухания на полной тяге. Например, значение 0.65 означает, что на полной тяге соответствующий терм будет уменьшен до 35% от его значения на нулевой тяге.

TPA breakpoint — это значение тяги, с которого затухание начинает действовать. Обычно оно задаётся в шкале 1000–2000. В этой шкале:

• 1000 соответствует 0% тяги;
• 2000 соответствует 100% тяги;
• например, 1350 — это примерно 35% тяги.

PID Tuning — блок TPA (TPA rate, TPA breakpoint, TPA mode)

7.3. Как действовать, если осцилляции наблюдаются только при высокой тяге

Если осцилляции начинаются только на высокой тяге и при этом на средней и низкой всё чисто, сделайте следующее:

1. Поставьте TPA breakpoint чуть ниже того значения тяги, на котором осцилляции начинают проявляться.
2. Повышайте TPA rate до тех пор, пока осцилляции на high throttle не исчезнут.

Если логи показывают, что при высокоей тяге (high throttle) колеблется не только D‑term, но и P‑term, тогда можно переключить TPA mode на PD, чтобы затухание применялось и к P тоже. Но часто это не требуется, и сначала имеет смысл работать стандартным способом.

8. Поиск идеального PD balance: отключаем FF и I, снимаем логи, смотрим step response

8.1. Почему на время настройки баланса PD выключают FF и I

Чтобы найти чистый P:D‑баланс, перед его настройкой рекомендуется:

• опустить feedforward gains до нуля;
• опустить I gains до нуля;
• оставить dynamic damping выключенным (в нуле), как и на этапе настройки master.

Смысл этого шага очень конкретный: включенные FF и I могут улучшать или портить форму отклика дрона на движения стиков, так, что вы перестанете видеть реальный баланс P и D. А нам на этом этапе нужен именно “скелет” реакции.

FF gains = 0, I gains = 0 и D max = 0 (временно для PD‑поиска)

8.2. Получение Логов для разных значений баланса P:D

В результате нескольких тестовых полётов у вас должны появится логи для разных значений PD balance. Идея такая: вы не пытаетесь угадать одним числом. Вы намеренно берёте диапазон — от явно “мало” до явно “много” — чтобы, в дальнейшем, при анализе увидеть форму кривой.

На практике: в Betaflight стартуйте со значений ползунка P & I Gain немного ниже 1.0 и затем поднимайтесь шагами примерно 0.1–0.25 до тех пор, пока при резких движениях стиков не появятся слышимые осцилляции двигателей дрона. Осцилляции можно не видеть, но, почти наверняка, можно услышать как характерный звук, особенно на быстрых “рывках”.

8.3. Анализ в PID Toolbox: step response tool

Скачать PID TOOLBOX

Когда у вас есть набор логов, загрузите их в PID Toolbox. Если лог состоит из нескольких частей, PID Toolbox покажет список подфайлов, и вы сможете выбрать те фрагменты, которые действительно были “полезными полётами”.

Дальше перейдите в инструмент Step Response и смотрите, характер откликов при разных значениях баланса P:D.

Step Response tool (окно, графики, выбор логов справа сверху). 

Вы будете видеть, как быстро система достигает 1.0 (целевого значения), как она ведет себя в окрестности значения 1.0, есть ли overshoot / превышения и есть ли колебания.

Одновременное отображение шести логов по осям roll  и pitch для разных настроек баланса P:D

На графике Roll Response выше:

• Лучший вариант 2для оси Roll - P/D = 50/45 - Отклик быстро достигает значения 1.0, осцилляции незначительные. Превышений нет. Выставляем значение P = 50 для Roll в Betaflight.
• Худший вариант 5 для оси Roll - Очень большие, незатухающие осцилляции.
• Лучший вариант 6 для оси Pith - P/D = 77/51. Выставляем значение P = 77 для Pitch в Betaflight (см. ниже).

“Незначительные колебания”
Не беспокойтесь если на графиках Step Response присутствуют небольшие колебания. Это шумы лога. Они есть практически во всех записях и сами по себе не означают, что квадрокоптер реально осциллирует. Опасный признак — это когда колебания становятся "заметными" по амплитуде и долго не затухают (как в варианте 5 в примере) .

8.4. Когда roll и pitch требуют разных значений

Не удивляйтесь, если roll и pitch не совпадут по “идеальному” значению. Бывает, что на roll осцилляции появляются раньше, а pitch ведёт себя спокойнее, или наоборот. В таком случае вы выбираете оптимум отдельно и затем выставляете разные значения через соответствующие ползунки “раздельной подстройки”, чтобы получить, например, один P на roll и другой P на pitch.

Логика настройки выглядит так: вы видите, что, например, roll лучше на PD=1.0, а pitch лучше на PD=1.1, и выставляете эти целевые значения, добиваясь нужных P на каждой оси.

8.5. Как должен выглядеть “правильный” отклик

Есть очень наглядная “картинка‑шпаргалка”, которая помогает понять, что вы ищете:

• Идеал: быстрое достижение 1.0, возможно едва заметный overshoot “на волосок”, и затем ровная полка без колебаний.
• Underdamped: большой overshoot и заметные колебания, которые продолжаются.
• Overdamped: медленный, вязкий выход к 1.0, будто системе “не хватает сил” или она сильно зажата.

Реальные step response всегда содержат немного шума, и это нормально. Важно отличать “лог‑шум” от устойчивой раскачки.

Когда PD balance найден, вы фиксируете его как базу и только после этого переходите к I‑term, потому что именно PD задаёт быстрый характер реакции, а I уже “достраивает” точность во времени.

9. Настройка I‑term: широкий диапазон, но заметный выигрыш

Тюнинг I‑term в Betaflight обычно проще, чем тюнинг P и D, потому что окно устойчивости шире. При этом выигрыш от настройки может быть очень заметен, особенно если у вас сборка не “типичная 5‑дюймовая”, а меньше или больше.

9.1. Что значит “интегрирует” и почему важна скорость накопления

I‑term — это интегрирующий (накапливающий) терм. При недостаточно оптимальной настройке, он всё равно в итоге “дойдёт” до нужного уровня, чтобы выдавить систематическую ошибку, но скорость, с которой он работает с ошибкой, зависит от значения I‑Gain в Betaflight.

Если I‑Gain низкий, I‑term будет долго “раскручиваться” до нужного значения. И если вы, например, резко поменяли ситуацию — “перевернули” квадрокоптер или резко изменили направление полета — ему потребуется больше времени, чтобы обработать ошибку позиционирования в противоположную сторону. При более высоком I‑Gain  перестроение происходит заметно быстрее, и это делает полёт более точным и более предсказуемым.

Особенно это ощущается, когда вы летите близко к каким либо объектам и хотите, чтобы квадрокоптер держался “строже”, без ощущения рыхлости.

9.2. Как ощущается недостаток I и как ощущается избыток I

Алгоритм настройки I‑term можно описать просто:

1. Начните с того, что опустите I‑Gain слайдер пониже. При недостаточном I квадрокоптер будет ощущаться более “свободным”, более рыхлым, менее точным.
2. Постепенно поднимайте I‑Gain слайдер. По мере роста I квадрокоптер начинает ощущаться более точным, более предсказуемым, более приятным в управлении, а уверенность в полёте растёт.
3. Если продолжать поднимать слишком высоко, появятся признаки перебора: осцилляции, отскоки, медленные колебания на быстрых манёврах. Это означает, что I‑gain слишком велик, и его нужно чуть снизить.

I‑gain slider (увеличь до границы осцилляций)

10. Инструменты вокруг I‑term: iTerm Relax, iTerm Windup, Antigravity

Полезно понимать инструменты, которые изменяют поведение I‑term, в конкретных ситуациях. Это не обязательно означает, что их нужно менять. Но это означает, что вы не будете теряться, если увидите отскок на резком манёвре или колебание при резком газе.

10.1. iTerm Relax

iTerm Relax нужен для того, чтобы ошибка I не накапливалась во время очень быстрых движений стиков. Почему это важно: при очень резком движении квадрокоптер может не успеть идеально повторить ваш setpoint. Он чуть отстанет, появится ошибка PID, и показатель в I-term может быстро стать существенным. При этом, когда манёвр заканчивается, вы скорее всего увидите отскок.

Что помогает не доводить до такого сценария: достаточный feedforward (чтобы отслеживание было более точным) и в целом высокая отзывчивость сборки. Часто iTerm Relax можно оставить по умолчанию. Но если у вас очень отзывчивый аппарат, например гоночный, и feedforward настроен на быструю реакцию, значение cutoff iTerm Relax можно поднять заметно выше, условно до 30–40. А если аппарат медленный и не “прилипает” к стикам на резких движениях, cutoff стоит уменьшить — и правильнее всего делать это по логам, проверяя показатели I‑term.

iTerm Relax (параметр cutoff)

10.2. iTerm Windup

iTerm Windup похож по назначению на iTerm Relax, но основан не на скорости стиков, а на том, насколько моторы близки к насыщению. Если вы дали резкую команду, и моторы “упёрлись” почти в максимум, в этот момент ошибка I‑term продолжает накапливаться, и коптер легко получает лишний толчек от I-term в конце манёвра.

iTerm Windup ограничивает накопление I‑term в ситуации, когда моторы близки к максимальным значениям. Он работает поверх iTerm Relax и становится сильнее, когда моторы близки “к насыщению”. Пример интерпретации дефолтных настроек: значение 85 означает, что когда моторы выше 85%, начинается снижение накопления показателя I‑term, а при полном насыщении накопление I‑term становится нулевым.

iTerm Windup (порог по проценту насыщения моторов)

10.3. Antigravity и его “тонкие” CLI‑настройки

Если iTerm Relax и iTerm Windup уменьшают накопление I‑term в определённых ситуациях, то antigravity делает противоположное: он усиливает накопление I‑term при резких изменениях газа.

Это полезно для аппаратов, у которых центр масс заметно смещён относительно центра тяги. При резком газе такие аппараты склонны “кивать” или “подпрыгивать”, особенно когда после этого вы резко снижаете газ "в ноль". Дефолтное значение Gain 8 означает усиление накопления I‑term в 8 раз во время очень быстрого изменения throttle.

Но здесь есть тонкость. Если вы при настройке уже подняли I‑Gain, то 8‑кратный буст может оказаться слишком сильным и начнет сам по себе провоцировать I‑осцилляции при резком газе. Тогда логика коррекции простая: уменьшайте antigravity, например до 4–5, и смотрите, ушла ли раскачка.

Если же у вас аппарат, где центр масс и центр тяги практически совпадают, antigravity может быть не нужен. В таком случае вы можете снизить его или даже выключить и не увидеть никаких проблем.

Antigravity имеет “продвинутые” настройки в CLI, которые полезно знать, даже если вы их никогда не трогаете:

• Antigravity бустит не только I, но и P. Если вы видите P‑осцилляции именно на резких изменениях газа, это может быть следствием завышения P‑компоненты antigravity буста. При этом можно отдельно уменьшить значение anti_gravity_p_gain (дефолт 100).
• 
• Antigravity cutoff frequency. Для очень маленьких или очень больших аппаратов antigravity может реагировать слишком быстро или слишком медленно. Тогда имеет смысл работать с параметром anty_gravity_cutoff_hz: дефолт 5; значение меньше 5 делает реакцию дрона более плавной и растянутой; больше 5  - более резкой и короткой.
• 

10.4. iTerm rotation и absolute control: почему можно не использовать

iTerm rotation и absolute control добавляют математику в PID‑контур, чтобы поворачивать вектор I‑term вместе с ориентацией квадрокоптера. Идея звучит красиво: при быстрых yaw‑вращениях I‑term по pitch мог бы “переехать” в roll и наоборот, и вроде бы это должно помогать.

На практике соблюдайте осторожность: в тестах эти настройки часто не уменьшают ошибку PID, а иногда даже увеличивают. Поэтому для обычного freestyle‑полёта трогать их не рекомендуют. Некоторые пилоты, особенно при полетах в прямой видимости (не FPV), используют absolute control и считают это полезным. Однако, если вы не видите по логам, что tracking реально улучшился, то смысла усложнять систему нет.

11. Feedforward: правильная база (presets) и настройка по ощущениям и по логам

11.1. Почему начинать нужно с radio presets

Прежде чем настраивать feedforward, важно убедиться, что он корректно “подготовлен” под ваш радиолинк. Самый практичный способ — использовать presets для конкретной системы связи и частоты (например, ExpressLRS на конкретных частотах). При этом настройки, которые отвечают за сглаживание, усреднение, jitter reduction, приходят в разумный базовый вид.

Алгоритм выглядит так: вы заходите во вкладку Presets, ищете свой радиолинк, выбираете подходящую частоту, затем проходите по опциям профиля (например, стиль полёта, телеметрия и т.д.), и после этого применяете preset через “pick” и делаете save and reboot.

Presets — поиск пресета по радиолинку и выбор частоты (пример: ExpressLRS 250 Hz)

После применения пресета вы заходите в PID Tuning и видите, что блок feedforward изменился: параметры вроде jitter reduction, smoothness, averaging обычно становятся другими. При этом некоторые параметры, такие как boost, max rate и transition, могут остаться прежними — и это нормально, потому что часть “характера” вы будете тюнить вручную.

Feedforward после применения radio preset (изменённые jitter reduction / smoothness / averaging)

11.2. Настройка stick response / FF‑ползунка

Когда база готова, вы можете настроить feedforward. Практический старт: верните stick response (или соответствующий ползунок feedforward gains) примерно к 0.5 и затем постепенно увеличивайте.

Ощущения по мере изменения:

• Если feedforward слишком низкий, квадрокоптер ощущается немного “тормозным” и не отвечает на стики так быстро, как вы ожидаете.
• По мере увеличения feedforward квадрокоптер становится более отзывчивым и больше “приклеивается” к стикам.
• Если вы ушли слишком далеко, появляется overshoot / рывок, особенно в начале резкого движения, и иногда заметный overshoot в конце движения. Это признак перебора, и ползунок нужно вернуть назад.

Ползунок stick response / feedforward gains (увеличение от показателя -> 0.5 вверх)

11.3. Как в логах выглядит “мало FF”, “слишком много FF” и “ровно достаточно”

В логах это читается особенно ясно. Для stick tracking / отслеживания движения стиков вы обычно смотрите параметры setpoint и gyro на одном графике: setpoint как “то, что вы хотите получить”, и gyro как “то, что реально получилось”.

Слишком мало feedforward: gyro заметно отстаёт от setpoint и в начале движения, и в конце. При этом в начале манёвра моторы могут быть далеко от максимума — то есть квадрокоптер даже не пытается “вцепиться” в команду, потому что feedforward не даёт достаточного стартового толчка.

“мало feedforward”: gyro (голубой) отстаёт от setpoint (зелёный)

Слишком много feedforward: в начале движения tracking может выглядеть очень хорошо, моторы работают жёстко, но в конце манёвра появляются проблемы — gyro “пролетает” через setpoint, возникает большой overshoot (перерегулирование)  и затем bounceback (отскок). И смысл проблемы такой: даже когда gyro уже пересёк нужное значение, feedforward всё ещё давит слишком сильно, поэтому система летит дальше и потом возвращается обратно.

"слишком много feedforward”: overshoot и отскок в конце манёвра

Ровно правильный feedforward: в начале манёвра gyro может слегка отставать, но без заметного лага, а в конце gyro возвращается к setpoint аккуратно и дальше движется стабильно. Моторы могут подходить к максимальным значениям — и это нормально, если при этом нет перерегулирования и нет треллей.

“идеально”: аккуратный возврат gyro к setpoint без пролёта

И здесь важное объяснение, которое держит всё вместе: P и D реагируют на ошибку “после факта”, а feedforward — единственный, кто знает, что вы делаете стиком именно в момент движения. Поэтому FF так сильно влияет на ощущение задержки.

11.4. Feedforward boost

Feedforward boost усиливает компонент feedforward на основе анализа ускорения движения стика. Это помогает feedforward быстрее разгоняться в самом начале резкого манёвра. Если вы видите, что в начале манёвра gyro отстаёт от setpoint, но затем догоняет позже, это как раз ситуация, где добавление boost может быть уместным.

Если, наоборот, вы видите, что gyro в начале манёвра вырывается вперёд относительно setpoint, но потом корректируется — это признак, что boost слишком высок, и его стоит уменьшить, чтобы “приручить” начало движения.

Дефолтное значение 15 часто является хорошей базой. Дальше вы действуете по наблюдению: есть лаг — чуть добавляете; есть ранний “перелёт” — чуть убавляете.

11.5. Max rate limit

Max rate limit делает важную вещь: он снижает feedforward к нулю, когда ваши стики подходят к максимальному отклонению. Это помогает избежать ситуации, когда feedforward давит “до упора”, затем стик упирается в механический предел, и система получает резкую “остановку команды”, из‑за чего может произойти перерегулирование.

Этот инструмент особенно полезен когда конец манёвра у вас уже выглядит красиво, но в начале всё ещё есть небольшой лаг, и вы видите, что feedforward обрывается раньше, чем gyro успел идеально повторить setpoint. Тогда увеличение max rate limit позволяет feedforward давить чуть дольше, улучшая отслеживание стиков в начале, и затем отпускать до того, как начнётся переход в “плато”.

Чем более отзывчивей квадрокоптер, тем выше можно поднять max rate limit. Дефолт 90 обычно нормален, но можно пробовать 92, 95 и смотреть, становится ли начало резкого движения более “собранным”.

Feedforward Max Rate Limit (90 → 92 → 95)

12. Dynamic damping: зачем он нужен, что нельзя трогать, и как настраивать по логам

12.1. Две цели: приручить overshoot от FF или снизить нагрев в обычном полёте

Dynamic damping (динамическое демпфирование) — это продвинутая функция, которая позволяет динамически повышать D‑term на резких манёврах, сохраняя более низкий D‑term в обычном полёте. И это даёт два типовых сценария применения.

• Сценарий 1. У вас высокие feedforward‑гейны, вы получаете отличное отслеживание (tracking), но временами появляется overshoot (перерегулирование). Dynamic damping может усилить D‑term на резком движении и “поймать” этот overshoot, позволяя держать FF выше.
• Сценарий 2. Вы хотите уменьшить нагрев моторов. Тогда вы снижаете D‑term в обычном полёте, но сохраняете высокий D‑max на резких манёврах за счёт dynamic damping. Это особенно ценно, когда вы часто летаете на высоком газе и моторы легко перегреваются.

12.2. Dynamic damping advance = 0

Есть одна установка, которую в этой логике нужно держать жёстко: dynamic damping advance всегда должен быть равен 0. Объяснение короткое и конкретное: D‑term должен основываться на gyro, а feedforward — на setpoint. Dynamic damping advance добавляет компонент setpoint в D‑term, и это не то, что вы хотите. Вы хотите, чтобы D‑term оставался производным от gyro, без примесей setpoint.

Dynamic damping advance (значение = 0)

12.3. Настройка: D‑min debug, “база” и “максимум” на резких манёврах

Dynamic damping по‑настоящему настраивается только по Blackbox‑логам (BBL). Для настройки установите debug mode логирования в D‑min. После этого в Blackbox Explorer вы сможете увидеть:

• фактический D‑term по roll и pitch;
• gyro factor, который определяет, насколько D‑term усиливается вверх или вниз.

debug mode = D-min

Дальше верните ползунок dynamic damping обратно к 1.0 (вспоминаем, что на этапе master multiplier мы установили его в ноль), выполните полёт, где сначала должно быть обычное спокойное пилотирование, далее умеренные движения, и в конце несколько резких движений.

Цель настройки gain звучит очень конкретно:

• в обычном полёте D‑term не должен усиливаться и должен находиться в базовом значении;
• при умеренных движениях D‑term должен чуть подрасти;
• при самых резких движениях D‑term должен доходить до максимума.

Когда это выполняется, gain можно считать настроенным. В качестве стартовой базы подходит значение gain около 37 (как отправная точка), а дальше корректировка делается по логам и по тому, что вы реально видите.

Dynamic Damping Gain = 37 (отправная точка для старта)

12.4. Два сценария использования после настройки

После того как gain выставлен правильно, вы используете dynamic damping одним из двух способов.

Способ 1: дать возможность поднять feedforward выше. Если у вас в конце резкого движения gyro перескакивает setpoint и происходит отскок, dynamic damping может усилить D‑term, чтобы погасить этот эффект. Практически вы поднимаете dynamic damping slider до тех пор, пока overshoot перестанет проявляться. При этом необходимо контролировать: не появились ли D‑term осцилляции при резких движениях (признак, что D‑term усиливается слишком сильно и раздувает шум), и не начали ли моторы чрезмерно греться.

Способ 2: снизить D‑term в обычном полёте, сохранив D‑max. Вы смотрите, какой D‑term вы выбрали как “рабочий” при заданном балансе PD, затем снижаете базовые D‑Gains и одновременно повышаете dynamic damping так, чтобы D‑max оставался равным прежнему “хорошему” D. Тогда при резких движениях вы сохраняете контроль, а в обычном полёте D-term будет ниже, и моторы будут грется меньше.

13. Дополнительные настройки: throttle boost, motor output limit, VBAT sag compensation, thrust linearization

Дальше — несколько настроек, которые не являются “ядром PID‑логики”, но дают полезные инструменты под конкретные задачи и конкретное железо.

13.1. Throttle boost

Throttle boost работает похожим образом на feedforward boost, только для газа. Он добавляет усиление газа анализируя ускорение движений throttle‑стика. Если при резком “нажатии газа” вы ощущаете лаг и хотите, чтобы квадрокоптер подхватывал быстрее, можно попробовать увеличить throttle boost и посмотреть, решает ли это ощущение задержки.

Throttle Boost

13.2. Motor output limit

Motor output limit ограничивает предельное выходное значение, которую Betaflight вообще может отправить на ESC. Один из практических случаев применения — когда вы используете моторы “под меньшее напряжение” с батареей “под большее напряжение”.

Пример логики расчёта:

• Если вы ставите 4S моторы на 6S батарею, motor output limit можно поставить примерно 66%, потому что \(4/6 \approx 0.66\).
• Если вы ставите 3S моторы на 4S батарею, limit можно поставить примерно 75%, потому что \(3/4 = 0.75\).

Motor Output Limit

13.3. VBAT sag compensation

VBAT sag compensation делает полёт более “ровным” по ощущениям на протяжении всего разряда батареи. Он уменьшает максимальный моторный драйв на полностью заряженной батарее и постепенно увеличивает его по мере падения напряжения. В итоге квадрокоптер ощущается почти одинаково “с начала до конца”.

Но здесь есть серьёзная практическая ловушка: если квадрокоптер ощущается одинаково, вам сложнее понять, что батарея уже разряжена. Поэтому использовать эту настройку нужно осторожно и обязательно иметь отдельный способ предупреждения о низком напряжении. Типично, если вы используете VBAT sag compensation, его выставляют в 100%.

VBAT Sag Compensation

13.4. Thrust linearization

Thrust linearization усиливает моторный драйв на низком газе. Это полезно, если система даёт мало момента на low throttle и вы хотите улучшить отзывчивость и stick tracking в низком диапазоне газа.

Особенно это может быть актуально для маленьких аппаратов вроде tiny whoop, которые используют высокие частоты ESC PWM (например, 48 kHz и выше) и у которых на низком газе момент может быть слабым. В таком случае thrust linearization помогает сделать low throttle более “живым”. Для tiny whoop часто упоминается, что стартовое значение порядка 20% является разумной базой.

Thrust Linearization (пример: 20%)

14. Чек‑лист усвоения материала (таблица)

Чек‑лист сделан так, чтобы вы проверяли не только “я нажал кнопки”, а “я понял и могу повторить, а также могу объяснить, почему это делаю”. Отмечайте пункты только когда вы действительно можете воспроизвести действие и распознать признаки правильности и неправильности.