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_P 0.135 0.07
横滚(Roll) ATC_RAT_RLL_I 0.135 0.07
横滚(Roll) ATC_RAT_RLL_D 0.0036 0.0016
俯仰(Pitch) ATC_RAT_PIT_P 0.135 0.07
俯仰(Pitch) ATC_RAT_PIT_I 0.135 0.07
俯仰(Pitch) ATC_RAT_PIT_D 0.0036 0.0016
偏航(Yaw) ATC_RAT_YAW_P 0.180 根据需求调整
偏航(Yaw) ATC_RAT_YAW_I 0.018 根据需求调整
偏航(Yaw) ATC_RAT_YAW_D 0.000 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_P 0.180 0.5 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_P 0.135 0.25
横滚(Roll) ATC_RAT_RLL_I 0.135 0.25
俯仰(Pitch) ATC_RAT_PIT_P 0.135 0.25
俯仰(Pitch) ATC_RAT_PIT_I 0.135 0.25
偏航(Yaw) ATC_RAT_YAW_P 0.180 0.5 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_D 0.0036 0.0040 或更高
俯仰(Pitch) ATC_RAT_PIT_D 0.0036 0.08 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

该问题大多因飞控传感器外露,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 给飞控加装防护盖子 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. 不影响飞控其他接口使用

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 指定飞控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 飞控内置多气压计
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,对飞控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。

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