BBL paremtas PID derinimo protokolas

calendar Jul 13, 2026 · 6 min read · fpv betaflight pid blackbox bbl tuning step-response pidtoolbox filter  ·
Share on: linkedin copy

Struktūrizuotas, blackbox paremtas PID derinimo protokolas, pagrįstas step response analize. Išvestas iš metodologijos, įgyvendintos PIDtoolbox (Brian White, MATLAB), ir pritaikytas iteraciniam naudojimui lauke. Protokolui reikia .bbl log'o iš specialiai tam skirto testinio skrydžio; nebandyk derinti iš freestyle ar racing sesijos log'o — įvesties signalai per daug netaisyklingi. Taip, žinau, skristi „nuobodžiai“ tyčia yra sunkiau, nei atrodo — bet duomenys už tai atsidėkoja.

Apžvalga

flowchart TD
    A([Baseline diff all<br/>backup]) --> B[Record step response<br/>test flight]
    B --> C[Export BBL to CSV<br/>Blackbox Explorer]
    C --> D[Run step response<br/>analysis]
    D --> E{Identify dominant<br/>failure mode}
    E -->|Overshoot| F[Reduce P or increase D]
    E -->|Ringing after step| G[Increase D or reduce P]
    E -->|Slow / sluggish| H[Increase P]
    E -->|Long-term drift| I[Increase I]
    E -->|Delayed initial attack| J[Increase FF]
    E -->|Motor noise / heat| K[Tighten filters first]
    F & G & H & I & J --> L[Apply one change<br/>one axis at a time]
    L --> B
    K --> B

Prieš liesdamas PID'us: įsitikink, kad tavo filtrai sukonfigūruoti teisingai. Aukšti P gain'ai ant triukšmingo, nepakankamai filtruoto drono sukuria oscilaciją, kuri atrodo lygiai kaip P-per-didelis simptomas. Visada analizuok variklių kreives ir spektrinį triukšmo lygį prieš darydamas išvadą, kad reikia PID korekcijos.

1 žingsnis — Padaryk dabartinės konfigūracijos atsarginę kopiją

1# In Betaflight CLI:
2diff all
3# Save output to a timestamped file before any change
4# e.g.: build-name_2026-07-13_pre-tune.txt

Pilną eigą žiūrėk CLI Backup and Restore.

2 žingsnis — Įrašyk tinkamą testinį skrydį

Step response testinis skrydis nėra normalus skraidymas. Tikslas — sugeneruoti švarias, kartotines greitas stick'o įvestis kiekvienoje ašyje atskirai.

Manevrų protokolas

AšisĮvestisAprašymas
RollGreiti kairė–dešinė atlenkimaiPilnas atlenkimas į vieną pusę, grįžimas į centrą, priešingas pilnas atlenkimas. ~0,5–1 s į kryptį.
PitchGreiti pirmyn–atgal atlenkimaiTas pats modelis, švariame lygiame skrydyje.
YawGreitas kairė–dešinė vairasLėčiau nei roll/pitch — yaw daugumoje build'ų yra per silpnai valdomas.

Kiekvieną ašį daryk atskirai savame log'o segmente arba bent jau padaryk pauzę tarp ašių. Vienalaikių įvesčių maišymas sugadina step response analizę.

Skrydžio sąlygos

  • Kabėjimo aukštis 5–10 m ramiame ore (vėjas gadina analizę)
  • Pastovus gazas įvesčių metu — gazo pokyčiai keičia kabėjimo tašką ir teršia duomenis
  • Arms įjungti, Air Mode įjungtas
  • Blackbox pilnu rate (denom = 1) arba puse rate (denom = 2) — žr. Blackbox Logging

BBL nustatymai derinimo sesijoms

 1# Enable high-rate logging for tuning:
 2set blackbox_sample_rate = 1/2   # or 1/1 for max resolution
 3set blackbox_device = SPIFLASH   # or SDCARD if available
 4
 5# Fields to ensure are logged:
 6set blackbox_disable_pids = OFF
 7set blackbox_disable_setpoint = OFF
 8set blackbox_disable_gyroraw = OFF
 9set blackbox_disable_motor = OFF
10save

3 žingsnis — Eksportas iš Blackbox Explorer

  1. Atidaryk Betaflight Blackbox Explorer, įkelk .bbl failą
  2. Identifikuok švarius step response segmentus — ieškok ašių įvesčių vizualiai
  3. Pasirink reikiamą segmentą (venk arming pereinamųjų procesų, nusileidimo ar crash'ų)
  4. Eksportuok: File → Export CSV
  5. Užsirašyk, kuris log numeris atitinka kurią ašį / tune iteraciją

4 žingsnis — Step response analizė

Step response apskaičiuojamas per Wiener dekonvoliuciją gyro atsako prieš setpoint. Rezultatas — kreivė, rodanti, kaip faktinis sukimosi rate laike seka užsakytą sukimosi rate.

flowchart LR
    SET["Setpoint<br/>(RC command)"] -->|Wiener deconvolution| SR[Step Response<br/>curve]
    GYR["Gyro<br/>(actual rate)"] --> SR
    SR --> SHAPE{Shape analysis}
    SHAPE --> OS[Overshoot peak]
    SHAPE --> RT[Rise time]
    SHAPE --> ST[Settling time]
    SHAPE --> SS[Steady-state error]

Tikslinė step response forma

{ "type": "line", "data": { "labels": ["0","10","20","30","40","50","60","70","80","90","100","110","120","130","140","150"], "datasets": [ { "label": "Ideal / well tuned", "data": [0,0.35,0.72,0.95,1.05,1.04,1.02,1.01,1.00,1.00,1.00,1.00,1.00,1.00,1.00,1.00], "borderColor": "rgba(34,197,94,1)", "backgroundColor": "transparent", "borderWidth": 2.5, "tension": 0.3, "pointRadius": 0 }, { "label": "P too high (overshoot + ringing)", "data": [0,0.42,0.90,1.25,1.20,1.10,1.18,1.08,1.13,1.05,1.08,1.02,1.04,1.01,1.02,1.00], "borderColor": "rgba(239,68,68,1)", "backgroundColor": "transparent", "borderWidth": 2, "tension": 0.3, "borderDash": [5,3], "pointRadius": 0 }, { "label": "P too low (slow, undershoots)", "data": [0,0.18,0.40,0.60,0.76,0.86,0.93,0.97,0.99,1.00,1.00,1.00,1.00,1.00,1.00,1.00], "borderColor": "rgba(249,115,22,1)", "backgroundColor": "transparent", "borderWidth": 2, "tension": 0.3, "borderDash": [4,2], "pointRadius": 0 }, { "label": "D too low (overshoot, slow settle)", "data": [0,0.38,0.78,1.10,1.18,1.14,1.08,1.05,1.03,1.02,1.01,1.00,1.00,1.00,1.00,1.00], "borderColor": "rgba(168,85,247,1)", "backgroundColor": "transparent", "borderWidth": 2, "tension": 0.3, "borderDash": [6,2], "pointRadius": 0 }, { "label": "I too low (steady-state error)", "data": [0,0.35,0.72,0.96,1.05,1.03,1.01,1.00,0.97,0.95,0.93,0.91,0.90,0.90,0.90,0.90], "borderColor": "rgba(234,179,8,1)", "backgroundColor": "transparent", "borderWidth": 2, "tension": 0.3, "borderDash": [3,2], "pointRadius": 0 } ] }, "options": { "responsive": true, "interaction": { "mode": "index", "intersect": false }, "plugins": { "title": { "display": true, "text": "Step Response Shapes — Diagnosis Guide (normalized, t in ms)" }, "legend": { "position": "bottom" } }, "scales": { "x": { "title": { "display": true, "text": "Time (ms)" } }, "y": { "min": 0, "max": 1.35, "title": { "display": true, "text": "Normalized rate response" } } } } }

Step response skaitymas

FormaDiagnozėPagrindinis sprendimas
Overshoot >10%, oscilliuoja atgalP per didelisSumažink P 10–15%
Overshoot yra, bet nusistovi švariai, tik lėtaiD per mažasPadidink D 10%
Lėtas kilimas, be overshoot, vanguP per mažasPadidink P 10–15%
Kyla greitai, milžiniškas overshoot, tęstinis ringingP per didelis IR D per mažasPirma sumažink P, tada įvertink D
Gera forma analizėje, bet ringing freestyle metuTriukšmo / filtro problemaPirma patikrink variklių triukšmo spektrą
Steady-state error: atsakas nusistovi ties 0,92, o ne 1,0I per mažasPadidink I 10–20%
Uždelstas kilimo startas (vėlinimas, kol prasideda atsakas)FF per mažasPadidink FF 10%

5 žingsnis — Spektrinė analizė (triukšmo patikra)

Prieš bet kokią PID korekciją paleisk spektrinę analizę gyro ir variklių kreivėms. Ieškok:

  • Prop wash dažnis: tipiškai 100–300 Hz, priklausomai nuo rėmo/propellerio dydžio. Platus kupstas gyro spektre.
  • Variklių triukšmas: aštrūs pikai virš 300 Hz. RPM filtras čia turi įdėti notch'us.
  • ESC perjungimo triukšmas: virš 1 kHz. Low-pass filtras turi su tuo susitvarkyti.
  • Mechaninis rezonansas: aštrus siauras pikas ties fiksuotu dažniu, nepriklausomai nuo gazo. Patikrink variklių varžtus, propellerių balansą.
flowchart LR
    SPEC[Spectral plot<br/>of gyro] --> A{Sharp peak<br/>fixed frequency?}
    A -->|Yes| B[Mechanical — tighten screws<br/>balance props<br/>check motor]
    A -->|No| C{Peak tracks<br/>throttle?}
    C -->|Yes| D[Motor noise — verify<br/>RPM filter is active]
    C -->|No — broad hump| E[Prop wash —<br/>D term / filtering issue]

Prie PID korekcijos pereik tik tada, kai triukšmo lygis švarus arba suprastas.

6 žingsnis — Derinimo eiliškumas

Laikykis šios tvarkos. Nešok prie I ar FF, kol P ir D nėra stabilūs.

flowchart TD
    P1[Set P: find the edge of oscillation<br/>then reduce 15–20%] --> D1
    D1[Set D: increase until overshoot<br/>is damped without adding noise] --> I1
    I1[Set I: increase until<br/>steady-state error disappears<br/>watch for low-frequency wobble] --> FF1
    FF1[Set FF: tune for<br/>initial stick response feel<br/>check for FF spikes on fast inputs] --> VERIFY
    VERIFY[Re-fly step response test<br/>Confirm all axes stable<br/>Check motor temps] --> DONE([Commit config<br/>diff all → save])

Ašių tvarka: pirma Roll (jautriausia), tada Pitch, tada Yaw. Roll ir Pitch simetriškuose rėmuose dažnai gali dalintis PID reikšmėmis — patikrink nustatęs abi.

7 žingsnis — Variklių temperatūros patikra

Po bet kokio PID pakeitimo pakabink 2–3 minutes ir iškart patikrink variklių temperatūras — pirštu, iškart po nusileidimo (na, ne visai delnu ant variklio, jei D tikrai per aukštas):

  • < 50°C — saugu; PID'ai protingi
  • 50–65°C — šilta; D ar filtrai gali būti per agresyvūs, generuojantys perteklinį variklių aktyvumą
  • > 65°C — karšta; sumažink D arba peržiūrėk filtrų cutoff'us prieš skrisdamas toliau

Variklius reikia tikrinti ta pačia tvarka (M1–M4) kiekvieną kartą. Jei vienas variklis kaista ženkliai labiau nei kiti, ta petis gali turėti vibraciją ar minkštą variklio tvirtinimą — spręsk mechaniškai prieš priskirdamas tai PID'ams.

Nuorodos

Related Snippets