DMin (D-минимум)

Функция Dmin (D-минимум) позволяет изменять показатели дифференциальной составляющей PID (D) в зависимости от текущего режима полёта квадрокоптера.

При активации данной функции можно установить более низкое значение D для обычного полёта — так называемое Dmin (D-минимум), и более высокое — Dmax (D-максимум) — для быстрых манёвров, таких как перевороты (flips) и вращения (rolls), а также при возникновении эффекта воздушной волны от пропеллеров (propwash).

Назначение Dmin

Dmin обычно используется для:

• Снижения значения D в обычном полёте, чтобы повысить устойчивость к погнутым пропеллерам (bent props), снизить нагрев моторов и уменьшить задержку реакции — типичный сценарий для гонок (racing);
• Временного увеличения D выше обычного уровня для лучшего контроля перерегулирования (overshoot) при переворотах и вращениях, а также для улучшения стабильности при propwash.

Когда Dmin включён (через переключатель в конфигураторе), обычное значение D переименовывается в Dmax, и появляется новая колонка для Dmin.

• Dmin становится "нормальным" значением, активным при прямолинейном полёте и плавных поворотах.
• Dmax — "высокое" значение, временно активируемое во время быстрых движений и при propwash.

Значения Dmin и Dmax сохраняются для каждого профиля управления (per-profile). В OSD (On-Screen Display) они находятся в настройках подстройки PID.

Параметр CLI d_min_boost_gain управляет чувствительностью усиления D. Более высокие значения ускоряют изменение D от Dmin к Dmax.

Применение

Dmin позволяет пилоту всю большую часть времени использовать низкое значение D, что снижает задержку реакции, уменьшает нагрев моторов и повышает отзывчивость управления. При этом D временно увеличивается для подавления перерегулирования при быстрых манёврах и для лучшего контроля при propwash.

Профили пилотов:

• Фристайл (freestylers) обычно ставят Dmin близко к "нормальному" значению D, а Dmax — на 20–30% выше, чтобы улучшить контроль при propwash и подавить перерегулирование.
• Гонщики (racers) часто используют значение Dmin ниже стандартного, оставляя соотношение Dmin к Dmax по умолчанию.
• Для видео / фото съемок (cinematic) необходимы высокие P и D в постоянном режиме, поэтому Dmin следует устанавливать на высокий уровень, часто на 10% выше, чем P для подавления "дрожи" при медленном полёте. Dmax может быть выше, но применяется осторожно с сильной фильтрацией D, чтобы контролировать шум.

Активность D зависит от движения гироскопа: сильные движения (перевороты, вращения, propwash, погнутые пропеллеры) вызывают увеличение D до Dmax.

Параметр d_min_advance поднимает значение D до уровня Dmax при быстрых изменениях целевых значений позиционирования (setpoint), что позволяет использовать более раннее включение усиления D. Это полезно при очень высоких скоростях вращения, но не обязательно.

Преимущества и недостатки низкого D в обычном полёте

Преимущества низкого D:

• Меньше шума;
• Меньше нагрева моторов;
• Чище моторные следы при полной мощности;
• Быстрые реакции гироскопа на резкие команды;
• Меньше D-осцилляций при включении (arming).

Недостатки:

• Усиление эффекта propwash;
• Более выраженное перерегулирование и отскок;
• P-осцилляции при быстрых движениях из-за недостаточной демпфирующей способности;
• Медленные низкочастотные колебания при плавном полёте.

Цель Dmin — объединить лучшие свойства: низкий D при плавном полёте и медленных поворотах и высокий D для подавления перерегулирования и борьбы с propwash.

Влияние на уже хорошо настроенный квадрокоптер

• Если квад летает хорошо — эффект от Dmin может быть минимальным.
• Если моторы тёплые/горячие или стоит задача повысить устойчивость к погнутым пропеллерам и повысить отзывчивость в гонках — Dmin со значением ниже нормального D полезен.
• Для фристайла, если есть propwash или P-дрожь, установка Dmin на "нормальное" значение и Dmax на 20–40% выше поможет ослабить propwash.

Отключение Dmin

Отключается в конфигураторе или в CLI командой d_min=0. Если Dmin установлено выше Dmax, функция также отключается. После этого Dmax становится постоянным значением D.

Рекомендации по первичной настройке Dmin

Значения по умолчанию для Dmin: примерно 23, 25 и 0 на осях roll, pitch и yaw, что подходит большинству квадрокоптеров.

При первых полётах рекомендуется начинать с уменьшенными P и D слайдерами для безопасности.

Настройка P и D с активным Dmin подразумевает:

• Dmax используется при быстрых движениях (перевороты, вращения);
• Dmin — при стабильном и медленном полёте.

Некоторые пилоты рекомендуют настраивать P и D с отключённым Dmin, чтобы сначала подобрать оптимальный P перед подавлением осцилляций с помощью D.

Порядок настройки:

• Установить D примерно в 1/3 от P;
• Увеличивать P и D до появления P-осцилляций;
• Уменьшать до слабых осцилляций;
• Поднять D до подавления осцилляций — это будет Dmin;
• Для фристайла увеличить P, а Dmax использовать для подавления осцилляций (усиление).

Контроль propwash и overshoot

• Dmin улучшает контроль propwash, если Dmax выше оптимального D и d_min_boost_gain настроен адекватно.
• Если Dmin слишком низок (например, у гонщиков для лучшей отзывчивости), propwash может ухудшиться.
• Во время propwash D обычно поднимается примерно до половины пути между Dmin и Dmax.
• d_min_boost_gain регулирует скорость и чувствительность повышения D.

Значение параметров d_min_advance и d_min_boost_gain

• d_min_advance ускоряет включение усиления D при изменениях setpoint, а не только при изменениях гироскопа. Значение по умолчанию — 20, что мало. Рекомендуется 0 для гонок и большинства квадров, более высокие значения — для сборок с высокой скоростью вращения и склонных к перерегулированию.
• d_min_boost_gain регулирует скорость и интенсивность повышения D. По умолчанию 20 — безопасно для большинства. 30–35 — для чистого фристайла, 40–45 — для очень чистых, безвибрационных сборок.

Высокие значения могут привести к чрезмерному нагреву моторов при вибрациях или погнутых пропеллерах.

Проверка значения D во время полёта

Через OSD с командой в CLI:

set debug_mode = D_MIN

Отображается debug2 — значение D на оси roll, умноженное на 10 (например, 350 означает D=35).

Через Blackbox можно увидеть значения D на всех осях, а также вклад гироскопа и setpoint.

Как работает алгоритм Dmin

• Анализируется производная от гироскопа (rate of change).
• Применяется биквад-фильтр на 80 Гц для фильтрации шума D.
• Берётся абсолютное значение сигнала.
• Сглаживается с помощью PT1-фильтра на 10 Гц, добавляющего небольшую задержку.
• Умножается на коэффициент усиления и постепенно увеличивает D до Dmax.

Задержка позволяет усилению D начинаться ближе к концу быстрых движений, не подавляя начальную отзывчивость.

Нагрузка на процессор

Dmin увеличивает нагрузку на CPU минимально — добавляется один биквад-фильтр, один PT1-фильтр и немного вычислений.

Поддержка на F3-процессорах

Не все F3-чипы имеют возможность поддерживать Dmin из-за ограниченного размера flash. На таких платах параметр не появляется в CLI и OSD, но возможно создать специальную сборку с отключением других функций для освобождения места.

< Назад