Руководство по настройке ПИД-регулятора (PID Tuning Guide) в Betaflight

Настройка ПИД (пропорционально-интегрально-дифференциальных коэффициентов, англ. PID) — это калибровка того, как контроллер полёта (FC) превращает отклонения угловой скорости от заданной (setpoint) в команды моторам. Хорошая настройка даёт предсказуемый, «прилипающий к стикам» полёт без раскачки, отскоков и перегрева моторов.

Руководство рассчитано на квадрокоптеры с прошивкой Betaflight (актуально для версий 4.3–4.5 и новее; отдельно отмечены отличия для линейки 2025.12). Настраиваются: ось крена (Roll), тангажа (Pitch) и рыскания (Yaw), а также сопутствующие функции — Feedforward, TPA, Anti-Gravity, I-Term Relax, Absolute Control и фильтры.

1. Пульт управления: каналы и сопоставление

В качестве примера в оригинальном руководстве используется пульт Taranis X7, но принцип сопоставления каналов одинаков для любой аппаратуры.

TAER — Throttle (газ) / Aileron (элероны, крен) / Elevator (руль высоты, тангаж) / Rudder (руль направления, рыскание) — самый распространённый порядок каналов в мультироторных миксерах Betaflight.
TRPY — Throttle / Roll / Pitch / Yaw — то же самое, но названия каналов записаны «по-мультикоптерному», а не «по-самолётному».

Совет: перед настройкой ПИД убедитесь, что каналы, реверс и калибровка стиков в закладке Receiver корректны — иначе результаты тюнинга будут бессмысленны.

2. Что такое P, I и D простыми словами

Официальная документация Betaflight использует простую мнемонику:

• P (Proportional) — «настоящее»: реакция пропорциональна текущей ошибке (разнице между заданной угловой скоростью и той, что видит гироскоп).
• I (Integral) — «прошлое»: реакция накапливает ошибку во времени и устраняет постоянное смещение (снос, дрейф).
• D (Derivative) — «будущее»: реакция оценивает скорость изменения ошибки и гасит (демпфирует) резкие броски и перерегулирование.

Позже к «классическому» PID в Betaflight добавили ещё один, отдельный член:

• FF (Feedforward) — не часть классического PID, а прямой «предугадывающий» отклик на движение стика, работающий без ожидания ошибки.

Коэффициент P

Определяет, насколько жёстко квадрокоптер стремится к заданной точке (setpoint). Чем выше P — тем острее и «резче» реакция на стики, но при чрезмерном значении, по сравнению с D, возникает перерегулирование.

Высокое P → более резкое и «дёрганое» управление.
Низкое P → более мягкое, но «вялое» управление.

Коэффициент I

Отвечает за удержание положения против внешних сил (ветер, смещённый центр тяжести, реакция от изменения газа). Если квадрокоптер «плывёт» без команды пилота — I стоит увеличить.

Коэффициент D

Гасит перерегулирование от P и FF, а также подавляет колебания от внешних возмущений — в первую очередь от вихревого следа винтов (propwash) при резком снижении газа.

Проверка перегрева: после 10–30 секунд активного полёта посадите квадрокоптер и потрогайте моторы. Если можно спокойно держать палец на корпусе мотора — перегрева нет; если приходится отдёргивать руку — уменьшайте D и/или усиливайте фильтрацию.

3. С чего начинать: заводские настройки, слайдеры или ручной ввод

3.1. Рекомендуемый порядок действий для новичка

1. Начните с заводских PID. В Betaflight Configurator на вкладке PID Tuning нажмите «Reset to Defaults» и выберите пресет, близкий к вашей раме (5" фристайл/гонки, 3" синевуп, 7" дальнолёт и т.д.). Прошивка сама подставит адекватные современные значения P/I/D/FF и фильтров — это не «слабый», а полноценный старт для 80% сборок.
2. Для тонкой настройки используйте слайдеры Simplified Tuning (вкладка PID Tuning, режим Basic), появившиеся в Betaflight 4.3: Master Multiplier (общий множитель усиления P и D), PD Balance (соотношение резкости и демпфирования) и PI Balance (соотношение мгновенной и накопительной коррекции). Слайдеры двигают сразу несколько коэффициентов в проверенной пропорции — это безопаснее ручного набора цифр и рекомендуется как основной способ тюнинга для начинающих.
3. Ручной ввод P/I/D по отдельности (классическая методика, описанная ниже в разделе 4) стоит использовать, когда нужно решить точечную проблему на одной оси, либо когда вы уже уверенно читаете Blackbox-логи.

Классическая методика ниже сохранена, потому что она отлично объясняет, как физически проявляется каждая проблема настройки (что незаменимо для понимания логов), даже если на практике вы в итоге настраиваете через слайдеры или Blackbox Autotune (экспериментальная функция, доступная в последних master-сборках — на 2026 год ещё не рекомендована для «слепого» применения без проверки пилотом).

4. Пошаговая ручная настройка: P → D → I → Yaw

4.1. Настройка P (крен и тангаж)

Цель: найти максимальное значение P, при котором квадрокоптер остаётся стабильным, тюнинг ведут отдельно для Roll и Pitch.

1. Установите заниженные I и D (например, возьмите заводские значения и уменьшите I и D в 3–4 раза), чтобы они не мешали видеть чистый эффект от P.
2. Выполните серию тестовых полётов, постепенно поднимая P.
3. При приближении к полному газу следите за появлением быстрых, высокочастотных колебаний (дрожание рамы, «зерно» в FPV-картинке, характерный писк моторов).
4. Как только колебания появились — зафиксируйте это значение P как критическое и снизьте его примерно до 70% от критического в качестве рабочей точки.

Это эмпирическое правило «70%» — грубый ориентир из практики сообщества, а не точная инженерная формула; финальное значение всегда стоит уточнять по ощущениям и Blackbox-логам.

4.2. Настройка D

Цель: устранить отскок (overshoot) после резких манёвров и подавить вибрации от propwash, не перегревая моторы.

Когда поднимать D:

• После резкого крена/флипа квадрокоптер «перелетает» цель и потом откатывается назад (bounce-back).
• При резком снижении газа появляются вибрации из-за турбулентности от винтов (propwash).

1. Поднимайте D небольшими шагами (1–2 пункта в современной шкале).
2. После каждого изменения выполняйте резкие флипы/крены и проверяйте отскок.
3. Проверяйте температуру моторов (см. раздел 2) — при перегреве или появлении шума в гироскопе снижайте D и/или усиливайте фильтрацию, а не наоборот.

Если после нескольких итераций квадрокоптер летает достаточно чисто и моторы не греются — тюнинг P/D можно считать выполненным примерно на 80–90%; доводка I и дополнительных функций даёт оставшийся процент.

4.3. Настройка I

Цель: удержание угла наклона при резких изменениях газа и компенсация внешних воздействий.

1. Наклоните квадрокоптер (руками либо в полёте) на определённый угол и несколько раз резко увеличьте и уменьшите газ.
2. Если угол «плывёт», медленно уходит от заданного — увеличьте I.
3. Если угол стабилен — I трогать не нужно.

4.4. Диагностика «отскока» (bounce-back oscillation)

Если после резкого возврата стика к центру вращение не останавливается «чисто», а квадрокоптер слегка «клюёт» в обратную сторону — причина одна из трёх:

4.5. Настройка оси рыскания (Yaw)

Ось Yaw управляется разностью тяги диагональных моторов и физически имеет меньшую силу управления (authority), чем Roll/Pitch, поэтому для неё типичны более высокие P и I и низкий (часто нулевой) D. Настраивается последней.

1. Возьмите P примерно вдвое меньше, чем P крена/тангажа, как отправную точку.
2. Убедитесь, что при резком наборе высоты (punch-out) нет заметных вибраций.
3. Постепенно поднимайте P с небольшим шагом, пока при быстрых поворотах в FPV-картинке не начнётся «зернистость»/грубость — тогда чуть отступите назад.
4. При необходимости добавьте FeedForward по Yaw, чтобы вернуть остроту реакции без роста P (см. раздел 5.1).

Для точной доводки используйте Blackbox: небольшие колебания в P‑составляющей допустимы, важно, чтобы гладкой оставалась именно трасса гироскопа (Gyro Yaw). Если «грубость» на полном газу сохраняется, а трасса Yaw P колеблется — уменьшите Yaw P.

5. Дополнительные функции

5.1. Feedforward (FF)

Назначение: мгновенный отклик на движение стика, без ожидания появления ошибки, в отличие от P. Работает пропорционально скорости движения стика (по сути, это производная заданной точки — setpoint).

С версии Betaflight 4.3 действует режим Smart Feedforward: FF больше не суммируется напрямую с P, а действует как независимая «добавка», толкающая квадрокоптер в начале движения. Более старый режим Setpoint Weight (переименован в feedforward_transition) считается устаревшим, но параметр перехода FF по-прежнему используется — он сглаживает FF вблизи центра стика.

Слишком высокий FF даёт перерегулирование в начале движения стика, «дёрганость» на резких RC-командах и всплески на графике мотора; слишком низкий — ощущение задержки при входе в манёвр. В отличие от P, чрезмерный FF сам по себе не вызывает установившихся колебаний, но может провоцировать всплески на резких движениях.

5.2. TPA (Throttle PID Attenuation)

Назначение: ослабляет эффективность PID-коэффициентов при высоком газе, чтобы подавить высокочастотные колебания на полном газу, которые не проявляются на среднем.

• tpa_mode: по умолчанию — D (ослабляется только D-term); опционально можно включить режим PD (ослабляются оба). Обратите внимание: в некоторых неофициальных источниках указано обратное соотношение — это ошибка, действующий дефолт в актуальных версиях Betaflight — именно «D».
• tpa_rate: степень ослабления на полном газу, например 0.6 = снижение на 60%.
• tpa_breakpoint: значение газа (в единицах RC, обычно в диапазоне 1000–2000 мкс), с которого начинается ослабление, например 1250 соответствует 25% хода газа.

5.3. Anti-Gravity

Назначение: компенсирует «клевок» носа вверх/вниз при резком изменении газа за счёт временного усиления I‑term именно в момент рывка газом.

• Регулируется значением anti_gravity_gain (типично 0–30 в старых версиях; в актуальных прошивках может использоваться отдельная шкала — сверяйтесь с CLI вашей версии).
• Поднимайте его, пока нос перестанет «плавать» при резком газе; особенно актуально для аппаратов со смещённым центром тяжести (GoPro, длиннофокусные камеры и т.п.).

5.4. I-Term Relax

Назначение: временно приостанавливает накопление I при быстрых движениях стика, снижая отскок (bounce-back) в конце флипов и резких кренов и позволяя держать более высокий базовый I.

• Тип: Gyro — лучше показывает себя во фристайле (меньше отскоков, чуть хуже в затяжных виражах); Setpoint — лучше для гонок и виражей.
• Cutoff: чем ниже значение — тем «свободнее» ощущается управление. Типичные ориентиры: фристайл ≈ 10, гонки ≈ 20 (заводское значение по умолчанию в ряде версий — 20).

5.5. Absolute Control и Integrated Yaw

Absolute Control накапливает абсолютную (а не относительную) ошибку гироскопа в системе координат аппарата и подмешивает пропорциональную коррекцию в setpoint — по сути, действует как «второй I-term», хорошо помогающий в ветреную погоду.

Integrated Yaw интегрирует выход PID по рысканию перед подачей в микшер, из-за чего ось Yaw начинает вести себя похоже на Roll/Pitch — интегрированный P фактически замещает I, поэтому отдельный I‑коэффициент для Yaw почти не нужен (обычно устанавливается в 0 или близко к 0). Официально Integrated Yaw требует включённого Absolute Control. Пример стартовой настройки из документации Betaflight:

set use_integrated_yaw = on
set iterm_rotation = off
set abs_control_gain = 10
set p_yaw = 30
set d_yaw = 20
set i_yaw = 0
set f_yaw = 60
# если i_yaw не равен нулю, дополнительно:
set iterm_relax = RPY

Эта функция — продвинутая настройка не для первого тюнинга; переходите к ней, только когда уверенно читаете Blackbox-логи.

6. Фильтрация сигнала

Каждый фильтр подавляет шум ценой добавления задержки (lag). Задача — убрать ровно столько шума, сколько нужно для чистых моторов и точных D/FF, не сделав управление «вязким».

6.1. Современный подход (Betaflight 4.3+ / 2025.12)

• Динамический Notch-фильтр (Dynamic Notch Filter) — держите включённым почти всегда. Он в реальном времени отслеживает частоту шума от винтомоторной группы (обычно в диапазоне 80–500 Гц) и автоматически «вырезает» именно её, не требуя ручного подбора частоты.
• RPM-фильтр (Gyro/D-term RPM Filter) — при наличии Bidirectional DShot это основной современный способ подавления моторного шума: ESC передаёт в FC реальные обороты моторов по телеметрии, и фильтр «вырезает» именно эти частоты и их гармоники с минимальной задержкой. По умолчанию используется 3 гармоники на мотор — этого достаточно почти всегда. Обязательно проверьте и корректно укажите число полюсов моторов (motor_poles, для большинства моторов 22xx/23xx — 14), иначе фильтр будет «промахиваться» мимо реальной частоты шума и не даст эффекта (либо перегреет моторы).
• Динамические lowpass-фильтры гироскопа и D-term в актуальных прошивках по умолчанию сами меняют частоту среза в зависимости от газа (шире на малом газу, у́же на полном) — в подавляющем большинстве сборок трогать их вручную не требуется.

6.2. Устаревшие статические фильтры (историческая справка)

В более ранних версиях Betaflight (до внедрения динамической фильтрации и RPM-фильтра) применялись фиксированные частоты среза, задаваемые вручную «на глаз» по уровню шума рамы. Эти значения больше не являются актуальным способом настройки на современных платах, но полезны для понимания логики и для очень старых/бюджетных FC без поддержки Bidirectional DShot:

На платах, где эти параметры ещё существуют в CLI, названия и диапазоны могут отличаться от версии к версии — сверяйтесь со справочником CLI именно вашей прошивки перед вводом значений.

7. Диагностика и Blackbox

7.1. Инструменты анализа логов

• Betaflight Blackbox Explorer — штатный инструмент просмотра логов.
• PID Toolbox — расширенный анализ (Matlab/Octave).
• Plasmatree Blackbox Log Viewer — веб-инструмент с готовыми пресетами вкладок для анализа тюнинга.

Ключевые понятия при чтении логов:

• PID Error = Setpoint − Gyro. У идеально настроенного квадрокоптера эта величина стремится к нулю даже в ветреную погоду.
• Gyro Trace должна как можно точнее повторять Setpoint — расхождение как раз и есть PID Error.
• D-term не должен быть «шумным» (много мелких зубцов) — иначе он не справится с гашением propwash и будет греть моторы.

7.2. Режим отладки (Debug Mode)

Переменная в CLI называется debug_mode (в единственном числе), значение задаётся один раз:

set debug_mode = GYRO_SCALED
set debug_mode = GYRO_RAW
set debug_mode = NOTCH
set debug_mode = FFT
set debug_mode = D_MAX

Список допустимых значений отличается между версиями прошивки — актуальный перечень всегда можно получить командой help в CLI или в справочнике CLI вашей версии Betaflight.

8. Проверочные манёвры и итоговая оценка

8.1. Тестовые манёвры

1. Резкий флип/крен → нет отскока в конце вращения → D в норме.
2. Резкий набор газа (punch-out) → нет быстрых колебаний → TPA и Anti-Gravity настроены достаточно.
3. Удержание угла при пампинге газа → I подобран верно.
4. После 10–30 сек. активного полёта моторы тёплые, но не обжигающие → D и фильтры в норме.

8.2. Итог

• Последовательный проход по P → D → I → Yaw обычно даёт «рабочий» тюнинг на уровне 80–90% от идеала.
• Оставшиеся проценты добывают через анализ Blackbox-логов и точечную настройку FF, TPA, Anti-Gravity, I-Term Relax и фильтров.
• Начинающим стоит идти по пути: заводские настройки → слайдеры Simplified Tuning → точечная ручная доводка по конкретной проблеме — а не сразу переписывать все коэффициенты вручную.

9. Приложение: справочные таблицы PID

Ниже — таблицы значений в современной шкале Betaflight (4.x и новее). Это ориентиры для 5-дюймового фристайл-квадрокоптера, а не универсальный рецепт: конкретные цифры сильно зависят от массы, мотора/пропа, батареи и качества сборки рамы.

9.1. Стартовые значения от Джошуа Бардвелла (типично для 5" рам)

9.2. «Trashcan PIDs» — пример намеренно грубых, но летающих настроек

Эта таблица из официального руководства Betaflight — не образец для подражания, а иллюстрация: «даже далёкие от идеала числа всё ещё дают управляемый полёт», что полезно понимать при отладке совсем нового билда.

9.3. Быстрый чек-лист симптом → решение

Это руководство даёт системную и безопасную отправную точку для настройки ПИД-регуляторов в Betaflight — как через классический ручной метод, так и через современные слайдеры и автоматизированные функции прошивки. Финальную точность в любом случае даёт только анализ собственных Blackbox-логов на вашей конкретной раме.