pi控制器参数怎么调

已经过了工作的年纪，在这里稍微出一下自己做的一套永磁同步电机的教程，为了解决电机控制入门难的问题，我将自己从一知半解到现在的学习记录整理成十个部分学习教程，从基础的矢量控制，到应用性较强的MTPA、弱磁控制等，最后深入到无速度传感器的控制，足够大家从基础到深入整个过程的学习。

每个部分以精心制作的Simulink电机控制仿真模型为核心，配以辅助理解文档方便大家进行学习，尽可能详细对过程中很小的但容易卡住的问题进行解释。每个部分资料全都基于一个电机参数，是一个系统的学习教程，我有信心大家拿到这份教程，认真学习，一定能够走进电机控制的大门，并且掌握它。

PWM_MIN参数要保证飞行器解锁后电机不会停止转动,这么做的原因是在空中遇到姿态控制比较极端的情况下,飞行器输出的电机控制信号一般会打到最低和最高位置,如果,最低位置PWM_MIN时电机已经停止转动,那也就是说电机这部分控制已经不起效果了,会造成飞行器力和力矩的不平衡,姿态控制出现问题。所以在地面时要进行以下验证:

先调试参数MC_ROLLRATE_P,此参数是角速率控制器的主力军,只要有误差第一时间响应,参数大小直接影响飞机的灵敏度,每次增加10-20%直到给激励后飞机出现小幅震荡为止,这时候将此参数缩减为60-70%左右;

再调试参数MC_ROLLRATE_I,也是每次增加10-20%直到飞机出现小幅震荡,缩减为60-70%,此参数主要用于消除跟踪静差,参数太小会导致无法应对外界扰动;

Pi调节器里面Kp和Ki的表达式

在空中做滚转方向激励(遥控器滚转遥杆迅速向左或向右拨杆后回中),遥控器从小到大给出滚转通道激励(10-30度左右的激励)后观察飞机反馈,看飞机有无震荡现象;

调参是一定需要数据分析的,可以使用FlightReview/matlab来进行分析,主要分析角度和角速率跟踪情况以及电机是否出现饱和现象。下面的数据除了第一张图之外都是较大尺寸飞机的姿态响应曲线,所以给出激励后响应较慢,不像小尺寸飞机的跟踪效果那么好。

参数MC_ROLLRATE_D与飞行器的噪声有关,所以对于噪声大的飞行器此参数基本设置为0附近,噪声小的可以适当增加此参数后观察飞机是否有小幅震荡,有的话缩减为50%,此参数过小会出现飞行器给出激励后回中时超调出现多次余震。

俯仰滚转偏航三个通道的调试方法基本是一样的,所以我们只针对其中一个通道来进行说明,就以滚转通道为例,为了飞行安全,我们调试时都以manual/Stablized模式起飞,不进行Acro模式的试飞。

MC_ROLLRATE_FF参数其实就是角速环输出直接反馈到电机上,此参数有利*行器给出姿态期望后的快速响应,但是不能过大,因为他不是反馈控制,要是占的输出比例过大,会干扰角速率环的控制。如果飞行器姿态响应比较慢可适当加大,姿态响应过于灵敏则降低此参数。

pi参数调整原则

THR_MDL_FAC参数,这个参数是用来修正升力和PWM输出值的关系的,我们经常发现在悬停状态时飞机的姿态控制好好的,但是到了快速爬升和下降时,飞机就出现姿态不稳的现象,就是因为力和PWM的输出他不是线*,所以会出现不同油门值的时候控制效果不一样,这个参数就是用来调试这个现象的。关于这个参数我们后面再讲。

关于角度和角速率的限幅参数其实要根据具体的飞机来定了,如果飞机的电机不够富裕,那就限制得小一点,如果电机能力足够,就放宽一些。

固定翼、直升机和多旋翼的调参方法有类似之处,但是他们三者对于参数的敏感性完全不同,直升机对参数及其敏感,参数稍有变化控制效果就会相差很多,而固定翼对于参数适应范围很广,也是最好调试的。今天我们的调参主要针对的是多旋翼飞机(垂起飞行器旋翼部分),以PX4为例,其他飞控调试方法基本一样,可能参数名字不一样,功能有所差别而已。

一般的飞控都有上百项需要人为调试的参数,有的甚至是几百上千个。而姿态控制作为无人机控制的基础,一般在无人机试飞调试时首当其冲,成为我们首要调试对象,当然导航的参数以及我们上一讲PX4实战之振动分析肯定是在调试姿态之前都有一个比较好的状态的。

无人机的调试工作很大一部分是对飞行控制参数的调试,广义的飞控参数包含了制导、导航、控制律以及各种控制策略中的可调参数。

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