EN RU CN

Порядок настройки контроллера BaseCam SimpleBGC

14.04.2014

Перед тем, как приступить к настройке контроллера, внимательно изучите Руководство по настройке.

Что такое P, I, D

P — основной коэффициент стабилизации, задает усиление сигнала с гироскопа в системе обратной связи. (ссылка на вики)
D — коэффициент стабилизации P. При недостаточном значении система может перейти в состояние самовозбуждения.
I — коэффициент усиления абсолютной ошибки стабилизации (разница между целевым и текущим углами) в системе обратной связи.

Если вы хотите более полно понять, что такое PID и как работает алгоритм, изучите эту статью.

Процесс настройки параметров PID для всех прошивок идентичен. Значения параметров PID для прошивок до версии 2.3 включительно не идентичны значениям для последующих версий (2.4 и больше).

Перед тем как начать настройку PID, необходимо проверить механическую часть устройства:

  1. Отсутствуют люфты, все узлы жестко закреплены, все винты затянуты.
  2. Если конструкция подвеса не достаточно жесткая — это может затруднить настройку устройства.
  3. Нет трения в подшипниках и нет сопротивления свободному вращению.
  4. Провода достаточно гибкие и не мешают свободному вращению всех осей.
  5. Камера жестко закреплена.
  6. Система сбалансирована по всем осям.
  7. Правильно настроена ориентация IMU и проведены все необходимые калибровки
  8. Заряд батареи не ниже среднего.
  9. Все электрические соединения обеспечивают надежный контакт.

Приступим к настройке

1. Настраиваем значение Power так, чтобы моторы не перегревались (в течение 5 минут) и выдавали достаточный момент для удержания камеры. Чем ниже значение Power, тем лучше стабилизация, но при этом хуже устойчивость к внешним воздействиям (плохой баланс, трение, потоки воздуха и тд)

2. Выставляем все значения (P, I, D) для всех осей в 0.

3. Определяем направление вращения всех моторов и количествово полюсов (если количество полюсов известно точно, лучше ввести их вручную).

Для этого нужно зафиксировать подвес на неподвижном стенде. Выставляем камеру руками примерно по горизонту (допустимо, если на этом этапе камера не зафиксируется идеально ровно). Нажимаем кнопку «Авто» напротив «Количество полюсов» и ждем завершения операции.

Motor Configuration in GUI

По завершении выставятся галочки invert, там где необходимо и в полях «количество полюсов» появятся автоматически определенные значения.

Вы можете скорректировать эти значения, если автоматически они определились неточно. Число полей равно числу магнитов мотора. Или производитель указывает это в маркировке — 12N 14P: число полей 14.

После этого нельзя менять порядок подключения коннекторов моторов так как это вызовет реверс направления вращения.

4. Перед настройкой параметров PID обязательно проверьте, что:

  • IMU сконфигурирован верно (смотрите «Конфигурация IMU»).
  • режим Follow выключен (Радиокнопка Disabled, Estimate frame angles from motors не включено, Follow YAW не включен).
  • управление с приемника также лучше временно отключить.
  • «+» (дополнительная мощность) установлена в ноль.
  • PWM frequency находится в нужном режиме (при последующем изменении потребуется перенастройка PID).
  • Если включена «Компенсация просадки батареи» (Вкладка Service, Battery monitoring.) или планируется использовать эту функцию в дальнейшем, то напротив нее необходимо выставить напряжение, соответствующее полному заряду вашей батареи.
    Compensate voltage drop in GUI
  • Установите Gyro LPF в ноль на вкладке «Дополнительно».
    Gyro LPF in GUI

Каждую ось лучше настраивать отдельно, начиная с оси PITCH.

5. Ставим I в малое значение до 0.05. Медленно увеличиваем коэффициент усиления P. При появлении колебаний (осцилляции) увеличиваем коэффициент D (он отвечает за демпфирование колебаний) с небольшим шагом, пока осцилляции не пропадут. Продолжаем одновременно увеличивать P и D. Цель этой процедуры — добиться максимального значения P при минимальном D. Останавливаемся когда увеличение D не приводит к стабильности, а наборот усиливает высокочастотную вибрацию.

6. Повторяем для оси ROLL. При этом может возникнуть ситуация, когда стабилизация оси ROLL приводит к нестабильности оси Pitch. В этом случае необходимо по оси Pitch уменьшить P и D. Взаимное влияние осей провяляется тем сильнее,чем менее жесткая конструкция подвеса.

7. Повторяем для оси YAW тот же процесс настройки.

8. Переходим к настройке параметра I начиная с оси Pitch. Увеличиваем I до тех пор, пока не появятся колебания, и снижаем значение до стабильного состояния (можно уменьшить на 20% от критического порога).

9. Повторяем процедуры для осей ROLL и YAW.

Вы настроили PID для горизонтального положения камеры. Если в процессе работы камера наклоняется вверх или вниз, динамика системы может измениться, что может привести к нестабильности для полученных настроек. В этом случае PID надо настраивать по худшему положению камеры, где вибрации проявляются больше всего.

В процессе настройки необходимо постоянно проверять склонность системы к самовозбуждению. Если система находится на грани самовозбуждения, то любые внешние вибрации (вибрация моторов коптера, удары, передающиеся при ходьбе и т.п.) могут вызывать кратковременные колебания (дрожь камеры), которые будут видны при съемке.

Устойчивость системы можно проверить на графике во вкладке Realtime Data.

Отключите все графики, кроме GYRO и слегка ударьте по камере в направлении настраиваемой оси. На графике удар будет виден в виде затухающих колебаний. Нормально, если колебание затухает за 2-4 периода и плохо, если оно продолжается дольше — это значит, что необходима дальнейшая настройка устройства в направлении снижения коэффициентов усиления (P, I) или повышения коэффициента демпфирования D.

Другие настройки, влияющие на стабилизацию

Повышенная чувствительность гироскопа. При включении сигнал с гироскопа предварительно усиливается в два раза. Включение этого пункта равносильно удвоению значений коэффициентов P и D. Это может быть полезно для тяжелых камер.

Сглаживание гироскопа (GYRO LPF). При значении отличном от нуля данные с гироскопа предварительно проходят через низкочастотный фильтр. Это может быть полезно для тяжелых камер. Позволяет выставить большее значение P и D при наличии внешних вибраций (например, от моторов мультикоптеров).