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飞行参数调整

调试多旋翼飞行器时,首要目标是让机身姿态稳定、无振荡,为后续测试打好基础。

  • 将飞行器切换至 STABILIZE 模式
  • 缓慢推油门,使飞行器离地 2~3 米,观察俯仰、横滚通道的响应状态。

WARNING

调参试飞属于高危操作,仅限专业人员操作,相关风险由操作者自行承担,本文仅作技术分享。若无法承担风险,请直接选购成品无人机。 调试过程中,若机身出现明显晃动、抖动,请立即收油门,中止起飞或降落。调整 PID 前,请先完成 调参前配置

默认PID控制器经验分享

NOTE

自稳(角速度)P 决定姿态修正的速度与力度,速率 P 决定飞行平稳性。自稳 P 会对速率 P 产生显著影响;除非需要提升飞行器机动灵敏度、优化操控手感,或速率 P 已达到系统极限,否则不建议修改角速度 P。该参数数值越大,飞行器抗风能力越强。常规调试优先调整红色框内的速率 PID。

TIP

常规动力机型的默认参数适配小型飞行器。微轻型飞行器需降低速率 P;中大型飞行器通常需要提高速率 P。同机型下:动力越强,所需速率 P 越小;机臂/机翼刚性越弱,越需要提高 D 值抑制抖动;角速度 P 越大,匹配的速率 P 就要相应减小。

1、轴距 250 及以内飞行器,起飞出现快速抖动,建议按如下配置:

轴类型参数名默认值建议初始值(降低P值减小抖动)
横滚(Roll)ATC_RAT_RLL_P0.1350.07
横滚(Roll)ATC_RAT_RLL_I0.1350.07
横滚(Roll)ATC_RAT_RLL_D0.00360.0016
俯仰(Pitch)ATC_RAT_PIT_P0.1350.07
俯仰(Pitch)ATC_RAT_PIT_I0.1350.07
俯仰(Pitch)ATC_RAT_PIT_D0.00360.0016
偏航(Yaw)ATC_RAT_YAW_P0.180根据需求调整
偏航(Yaw)ATC_RAT_YAW_I0.018根据需求调整
偏航(Yaw)ATC_RAT_YAW_D0.000根据需求调整

2、大型载重无人机,建议将电机外倾 3° 以提升航向稳定性,也可根据实际需求适当加大外倾角,避免起飞时航向偏移(需先排除磁罗盘、遥控器摇杆带来的干扰)。

轴类型参数名默认值建议初始值(提高值)
偏航(Yaw)ATC_RAT_YAW_P0.1800.5 或更高

推重比较低、动力偏弱的多旋翼机型,需适当增大默认 PI 参数,参考值如下:

轴类型参数名默认值建议初始值(提高值)
横滚(Roll)ATC_RAT_RLL_P0.1350.25
横滚(Roll)ATC_RAT_RLL_I0.1350.25
俯仰(Pitch)ATC_RAT_PIT_P0.1350.25
俯仰(Pitch)ATC_RAT_PIT_I0.1350.25
偏航(Yaw)ATC_RAT_YAW_P0.1800.5 或更高

3、机臂、机翼刚性较弱的机型

机身结构偏软的飞行器易出现高频抖动,一味地降低 P 值,会造成姿态响应迟缓、机身晃动。此种情况可适当提高 D 值,在抑制抖动的同时保证姿态响应。

注:根治该问题的最优方案是对机身结构进行加固。

轴类型参数名默认值建议初始值(加D值减小抖动)
横滚(Roll)ATC_RAT_RLL_D0.00360.0040 或更高
俯仰(Pitch)ATC_RAT_PIT_D0.00360.08 或更高

WARNING

以上参数为调试经验参考值,仅适用于首次试飞。如需完全适配机型,请结合飞行状态,参照速率 PID 调整指引进一步优化。

速率PID值调整指引

TIP

新手推荐调参顺序:先调试速率 P,再设定速率 I(通常取 I=P),最后根据工况调整 D 值(机身动作僵硬则降低 D,出现抖动则提高 D)。试飞后可使用 PID评估工具 分析日志并优化参数。

参数类型核心作用异常表现调整方向单次调整幅度
P(速率比例)误差修正的响应速度与力度过小:角速度响应慢、飞行无力、姿态跟随滞后
过大:高频抖动、姿态过冲
机身晃动、动力偏弱则加;出现抖动则降0.01~0.04
I(速率积分)累积误差修正过小:误差无法消除、持续累积
过大:多余小幅动作、回弹、低频摆动
参数容错范围较大,一般与P值保持一致逐步趋近P值
D(速率微分)误差预判与抑制,削弱高频抖动过小:无法抑制高频抖动
过大:飞行器反应迟钝、动作僵硬
出现抖动则加,动作迟缓则减0.0002~0.0004

典型表现与调试方向

控制轴核心参数(ArduPilot)典型表现与处理方法
俯仰/横滚轴(ROLL/PITCH)ATC_RAT_P(速率P)机身缓慢晃动、响应无力 → 提高 P
俯仰/横滚轴(ROLL/PITCH)ATC_RAT_P/D(速率P、速率D)高频抖动、姿态过冲 → 降低 P 或提高 D
俯仰/横滚轴(ROLL/PITCH)ATC_RAT_I(速率I)常规场景直接取与速率P相同数值
航向轴(YAW)ATC_RAT_YAW_P(速率P)航向无法锁定、自旋、轨迹偏移 → 提高 P
航向轴(YAW)ATC_RAT_YAW_P(速率P)航向响应过激、出现振荡 → 降低 P

NOTE

PID 调参核心是匹配 P 与 D 的比例,让飞行器响应迅速且飞行平稳。常规工况下,FLIT、FLTD 以及陀螺仪、加速度计截止频率沿用 调参前配置 生成的参数;若电机出现明显啸叫,可尝试降低陀螺仪截止频率。

自稳P(角速度)控制器

外环(自稳环):自稳 P 代表遥控灵敏度,决定修正姿态误差的角速度大小。

NOTE

正常情况下不建议修改自稳 P 值。若需提升遥控操控效果,需优先调整该参数,因其会显著影响速率 P 匹配逻辑;该参数数值越大,配套的速率 P 就需要越小,参数过大会导致速率 P 难以适配。

若需提升操控灵敏度,可按 20% 幅度逐步增大参数,直至机身出现抖动,再回调 20% 即可。

垂直(油门)PID控制器调整

  • 将参数 MOT_HOVER_LEARN 设置为 2,开启悬停油门学习功能。

TIP

飞行器在 AltHold 定高模式下若出现高度上下振荡,可将位置环、速度环参数降低 50%,对应参数:PSC_POSZ_P(PSC_D_POS_P)PSC_VELZ_P(PSC_D_VEL_Z)。 若定高状态稳定、无上下波动,则无需调整高度相关参数,多数机型默认参数即可正常使用。

  • STABILIZE 自稳模式下起飞,爬升至 5 m 高度后切换至 AltHold 定高模式(随时做好切回自稳模式的准备,应对高度失控风险)。
  • 若电机出现频繁抖动、油门剧烈波动,每次按 30% 幅度降低 PSC_POSZ_PPSC_VELZ_P
  • 保持悬停状态至少 30 秒,让悬停油门参数完成收敛,之后降落并锁定电机。
  • 参考读取到的 MOT_THST_HOVER 数值,按如下规则设置参数:
PSC_ACCZ_P(PSC_D_ACC_P) = 1.5 × MOT_THST_HOVER
PSC_ACCZ_I(PSC_D_ACC_I) = 2 × PSC_ACCZ_P(PSC_D_ACC_P)
ATC_THR_MIX_MAX = 0.9  // 适用条件:MOT_THST_HOVER < 0.3
  • 再次在 STABILIZE 模式下起飞,爬升至 5 m 后切换至 AltHold 模式。定高飞行正常后,可直接使用 AltHold 模式起飞(该模式需油门输出 60% 以上才能正常起飞)。
  • 下一步进行悬停(Loiter)控制环调参。

TIP

完成空载悬停油门学习后,务必将 MOT_HOVER_LEARN 设为 0,关闭学习功能。否则飞行器挂载载荷飞行时,参数会被重新刷新,引发油门抖动。

NOTE

多数机型无需调整高度相关参数。

快速飞行时掉高的处理办法

该问题大多因智能控制器传感器外露,飞行时气流灌入气压计,造成高度数据波动,可参考以下方案处理:

方案一:解决根源(物理防护方案)

解决思路具体操作操作说明注意事项
阻断风干扰源头给智能控制器加装防护盖子通过物理遮挡,避免风直接吹向气压计传感器1. 盖子不可完全密封,需预留通风孔;2. 保证传感器散热通畅;3. 不影响智能控制器其他接口使用

方案二:降低气压计高度源权重

解决思路参数名称参数注释推荐设置适用场景
引入GPS高度补偿EK3_OGN_HGT_MASK主高度源非GPS时,调用GPS高度纠正主高度源的偏移与基准面时间漂移GPS可信(如RTK模式)时设为1气压计定高存在轻微偏移,且GPS信号稳定
调整传感器权重EK3_ALT_M_NSE定义高度测量噪音的均方根值,数值越大,气压计权重越低,GPS/加速度计权重越高风干扰较明显时适当增大数值气压计受气流影响导致高度数据波动频繁

方案三:更换主高度源(二选一)

解决思路参数名称参数注释推荐设置操作前提
切换主气压计BARO_PRIMARY指定智能控制器优先使用的主要气压计选择编号对应不易受风干扰的气压计智能控制器内置多气压计
切换垂直位置源EK3_SRC1_POSZ设定EKF3算法的垂直位置(高度)传感器来源使用RTK时设为3(GPS作为高度源)已搭载RTK模块,且GPS高度数据可信度高

方案四:风估计补偿

风估计补偿教程

悬停参数

悬停(位置环)PID调整

TIP

调试悬停位置环 PID 前,必须先完成俯仰、横滚通道 PID 调试。部分在自稳、定高模式下未显现的晃动、抖动问题,会在悬停模式中暴露出来。多数机型无需修改位置环参数

参数名称核心功能注释&工作逻辑调试原则&异常场景处理
PSC_POSXY_P位置环P增益(水平)将实际位置与目标位置的偏差,线性转换为水平期望速度,传递给水平速率控制器,是位置环核心调节参数,决定位置偏差的响应速度。1. 偏小:定位不稳、飞行器飘移
2. 偏大:纠偏力度过强,定点时出现抖动、超调
3. 若出现规律性圆周飘移,优先排查罗盘校准、GPS信号,而非调整参数
PSC_VELXY_P速度环P增益(水平)将水平期望速度与实际速度的偏差,转换为目标加速度,决定速度偏差的即时纠偏力度。1. 偏小:速度跟踪滞后,打杆转向反应慢,间接造成位置飘移
2. 偏大:纠偏过激,出现速度超调、机身窜动
PSC_VELXY_D速度环D增益(水平)校正位置控制过程中速度的短期突变,用于平滑速度变化、抑制抖动。1. 偏小:无法抑制速度波动,风速变化时易抖动、窜动
2. 偏大:阻尼过强,飞行器转向、加减速动作僵硬、响应滞后
PSC_VELXY_I速度环I增益(水平)校正速度环长期稳态偏差。1. 偏小:始终存在固定速度偏差
2. 偏大:积分累积过快,引发积分超调

TIP

调参顺序:先调试 PSC_POSXY_P(位置环基础),再优化 PSC_VELXY_P(速度环核心),最后匹配 PSC_VELXY_DPSC_VELXY_I

刹车(制动)

悬停模式下刹车时,若机身姿态晃动明显或出现掉高,可检查并调整以下参数:

参数名称注释备注
MOT_THST_EXPO油门曲线推力补偿降低数值可缓解低速刹车时姿态晃动、侧翻风险;动力套件或FOC驱动建议设为 0~0.2
Loit_BRK_ACCEL悬停刹车加速度数值与刹车效率正相关,数值越大,悬停状态下制动越迅速
Loit_BRK_JERK刹车加加速度数值越大,刹车力度变化越剧烈;推荐取值为 Loit_BRK_ACCEL 的 2 倍
Loit_BRK_DELAY刹车延时摇杆回中后,飞行器先滑行指定时长再执行刹车;数值越大,过渡越平滑,刹车触发越晚
LOIT_ACC_MAX位置误差校正最大加速度-
LOIT_ANG_MAX悬停模式最大倾斜角-

悬停操控

参数名称注释备注
PSC_JERK_Z垂直加加速度控制垂直加/减速的变化速率
PSC_ACCEL_Z最大垂直加速度控制垂直方向速度变化快慢
PILOT_SPEED_DN/UP手动模式最大上升、下降速度限制-

遥控操控手感柔和平稳

新手用户,以及习惯消费级无人机操控手感的使用者,若希望大幅度打杆时机身动作依旧柔和,可通过限制操控加速度实现。

参数名称单位注释
ATC_RATE_P_MAX°/s俯仰通道最大角速度
ATC_RATE_R_MAX°/s横滚通道最大角速度
ATC_RATE_Y_MAX°/s航向通道最大角速度

TIP

可根据个人操控习惯设置,数值越小,动作越柔和缓慢,常规建议设置为 30 °/s。

飞行角度限制(可选)

对于绝大多数操作人员,飞行器最大倾斜角度设置为 30° 即可满足使用需求,可根据实际需求自行修改。

参数名称单位注释
ANGLE_MAX全模式通用最大倾斜角度
PSC_ANGLE_MAX位置保持模式最大倾斜角度,设为 0 时沿用 ANGLE_MAX 数值
LOIT_ANGLE_MAX悬停模式操控最大倾斜角度,设为 0 时,默认取值为 ANGLE_MAX 的 2/3

TIP

角度限制越大,飞行器转向、位移加速度越快,但姿态维持难度也会提升,对智能控制器算法和操控人员技术要求更高。

油门PID增益

即便参数调校完善的多旋翼飞行器,油门快速突变时,也可能短暂丢失姿态控制。快速推油、收油过程中易出现俯冲、横滚偏移,该现象在高推重比的竞速无人机上尤为明显。可通过 ATC_THR_G_BOOST 参数改善此问题。

ATC_THR_G_BOOST 不为 0 时,油门快速变化会为 PID 回路提供动态增益,参数最大值为 1。启用后,速率 PID 增益提升 2 倍,角速度 PID 同步增强;参数数值越小,增益倍率越低。

WARNING

该功能未经过全面测试,请谨慎启用。

文档反馈:hongle@cuav.net