[Sonstige] PID Tuning Dschungel (Cleanflight/Naze32)

[Spypoke]

Hallo zusammen.

Ich Blicke da irgendwie nicht ganz durch. Habe mir diesbezüglich schon mehrere Anleitungen durchgelesen bzw. auf Youtube angeschaut, doch es fehlt mir immer noch das Verständnis, für was jetzt welcher Wert zuständig ist.

Hier war ich schon, jedoch kommt mir vor, das es überall ein bisschen anders erklärt wird.

PID-Regler eines Quadrocopters richtig einstellen
How to tune your PID on a quadcopter. - YouTube
PID Tuning
Handbuch: Cleanflight Configurator (Naze32)

Natürlich gibt es noch weiter Seiten, aber auch die haben mir keine Klarheit verschafft.

P ist mir soweit klar, da geht es um die grundsätzliche Eigenstabilität, was der Copter im Flug ohne irgendwelche äußeren Einwirkungen (Wind, Fernsteuerung) hat.

Bei I und D kommen dann meine Zweifel, da es jeder ein bisschen anders erklärt.

Einige schreiben z.B. , dass I dafür verantwortlich ist, wie schnell bzw. stark der Copter gegensteuert, wenn er zb einem Windstoß ausgesetzt ist.
Andere schreiben, das I dafür verantwortlich ist, das der Copter im Rate Mode z.B. seine schiefe Lage beibehaltet. Würde sich der Copter selber in die Horizontale ausleveln, dann ist der I Wert zu hoch. Falls der Copter allerdings alleine zur Seite fallen würde, dann ist I zu gering eingestellt.

Das gleiche bei D. Einige sprechen hier vom einrastern, also wie stark der Copter nach einem looping wieder einrastert. Ist der Wert zu gering, dann schaukelt er beim einrastern wieder ein bisschen zurück. Um das zu umgehen, wird der D Wert solange erhöht, bis eine sogenannte Dämpfung den Copter nicht mehr so stark einrastern lässt, damit der Copter nicht mehr zurückschaukelt.
Andere schreiben wieder, dass man mit dem D-Wert die Aufteilung der Steuerungsgewalt zwischen Pilot und Flugsteuerung festlegt. Beträgt der Wert 0 wird der Copter nichts mehr machen, bei Maximum wird der Copter alleinig die Steuerung übernehmen. Hier müsst ihr testen, welche Werte zu euch am besten passen.

Warum sind hier im Internet so viele verschieden Anleitungen vorhanden? Sowas ist sehr verwirrend. Ich denke, wenn man es selbst mal verstanden hat, welcher Wert für was zuständig ist, dann ist es ja egal, was andere im Internet schreiben. Jedoch als Anfänger ist es wirklich ein Dschungel, wo man dann ganz bestimmt nicht durchblickt.

Welche aussagen sind jetzt richtig? Bzw. stimmt davon überhaupt etwas?

LG

[nexus665]

AW: PID Tuning Dschungel (Cleanflight/Naze32)

Hi,

ich probier's mal

P bedeutet in diesem Zusammenhang proportional, I Integral und D Derivat, rein von der Begrifflichkeit her.

Das Ganze bezieht sich auf die sogenannte Regelabweichung, also den Unterschied zwischen Ist und Soll.

Proportional bedeutet, daß für Abweichung X als Ausgleich X * Proportionalfaktor gegengesteuert wird. Das geschieht sofort, da es ja direkt proportional der Regelabweichung ist. P allein ist sehr grob und keine echte Regelung. Nur mit P wird immer eine Regelabweichung übrig bleiben, der genaue Sollwert wird nie wirklich erreicht.

Integral bedeutet, daß die Regelabweichung über Zeit gemittelt (integriert) wird und dieser Wert wieder mit einem Verstärkungsfaktor in die Gleichung eingeht. Das ergibt auch, daß der Integralregler nur zeitverzögert, bzw. langsam im Vergleich zu P reagieren kann. Er ist dafür da, die verbleibende Regelabweichung von P auf Null zu korrigieren und auch zB um die Lage genau zu halten (schräg bleiben wenn Du ihn so hinsteuerst, egal in welche Lage er gesteuert wird, er wird sie zu halten versuchen).

D als Derivat (abgeleitete Größe) ist dazu da, um bei schnellen ßnderungen unterstützend einzugreifen. P allein steuert zwar sofort, doch zB beim Einrasten würde immer ein ßberschwinger übrig bleiben, da es nicht aktiv "bremst" für hartes Einrasten. I ist viel zu langsam dafür. Hier wirkt D - der Input vom Knüppel ändert sich sehr schnell, dadurch auch die Regelabweichung. Der D-Anteil bewirkt nun, daß gleich etwas "gebremst" wird und verhindert dadurch den ßberschwinger. D allein bewirkt nicht viel, doch im Verbund mit P und I zusammen läßt sich ein System recht gut regeln.

Das was Du beschreibst ist mMn eher Hörensagen als hilfreich, dadurch kannst Du auch nur verwirrt sein.

Mein Einstellvorgang bei Cleanflight/Naze ist wie zB hier beschrieben -

[youtube]hqySmoprzpM[/youtube]
[youtube]UBgYEstAfvY[/youtube]

Er erklärt (wenn auch auf Englisch) recht verständlich, wie sich die einzelnen Anteile auswirken und wie man den Copter zB für Live-Tuning vorbereitet. Dann zuerst P, dann D, dann I einstellen.

Einfach mal ansehen und selbst probieren - ich finde Live-Tuning absolut die beste Methode, um schnell zu einem gut fliegenden Setup zu kommen, das besser funktioniert als das, das ich vorher mühsam erflogen hatte.

lG,
Simon.

[Spypoke]

AW: PID Tuning Dschungel (Cleanflight/Naze32)

Danke Dir für Deine Ausführliche Antwort. In den 2 Videos wird es wirklich sehr schön erklärt, wie die 3 Werte so zusammenspielen. Also ist I dafür da, das der Copter auch schief bleibt, wenn er schief da steht. Und D ist dann für ein sanfteres einrasten, damit er nicht ßberschwingt. Die Pid Werte so während des Fluges zu erfliegen ist ja wirklich genial. Macht bestimmt mehr Spass, als mein momentanes Pid tuning, wo ich dann mit Laptop alle 30 Sekunden landen, anschließen, verbinden, wert ändern, trennen, wieder fliegen.... Usw... Werde meine dx6i jetzt dann doch mal in den Ruhestand schicken müssen, da mit 6 Kanal gleich die Grenzen erreicht sind. Sollte es da eine Taranis Frsky sein oder eher eine Graupner Hott Mx.. ? Da ist dann wieder die Qual der Wahl... Den mit dem live tuning sieht das Pid tuning nicht so frustrierend aus wir bei mir :-D

[sixchannel]

AW: PID Tuning Dschungel (Cleanflight/Naze32)

Beispiel eine Kugel am Brett. P schaut darauf das sie in der Mitte bleibt, jedoch gelingt es P nicht absolut. Dann kommt I welches P hilft ohne jegliche Toleranz die Kugel in der Mitte zu halten. D ist der Wert der auf P und I acht gibt. Gelingt es P und I nicht exakt die Kugel in der Mitte zu bewegen so kommt D und regelt das zu 100% das mal sehr kurz zusammengefasst.

[fftunes]

AW: PID Tuning Dschungel (Cleanflight/Naze32)

P = "power", I = Störungen über Zeit, D = "Dämpfung"

[TheKiter]

AW: PID Tuning Dschungel (Cleanflight/Naze32)

Ja, das mit dem Dschnungel versteh ich sofort .
Hab mich auch so gefühlt, als ich in dieses Thema eingestiegen bin, mittlerweile klappt es ganz zufriedenstellend. Da hilft nur lesen und fragen, machst du ja und Antworten hast du auch bekommen. Hilft aber beim Finden der Werte auch nur bedingt, finde ich. Als Ingenieur wusste ich schon vorher, was ein PID-Regler ist, was die einzelnen Anteile wie machen, damit hast du aber immer noch keine Einstellwerte für DEINEN Copter. Die Anleitungen zum Erfliegen finde ich aber sehr hilfreich, Danke dafür.

[Taumel S.]

AW: PID Tuning Dschungel (Cleanflight/Naze32)

P = "power", I = Störungen über Zeit, D = "Dämpfung"

Das ist aber eine sehr freie Interpretation der drei Buchstaben.

[fftunes]

AW: PID Tuning Dschungel (Cleanflight/Naze32)

Das ist aber eine sehr freie Interpretation der drei Buchstaben.

Hast du natürlich völlig recht. So quasi eine "Eselsbrücke"

[Spypoke]

AW: PID Tuning Dschungel (Cleanflight/Naze32)

Beispiel eine Kugel am Brett. P schaut darauf das sie in der Mitte bleibt, jedoch gelingt es P nicht absolut. Dann kommt I welches P hilft ohne jegliche Toleranz die Kugel in der Mitte zu halten. D ist der Wert der auf P und I acht gibt. Gelingt es P und I nicht exakt die Kugel in der Mitte zu bewegen so kommt D und regelt das zu 100% das mal sehr kurz zusammengefasst.

Solche Beispiele verwirren mich dann eher wieder, denn das hört sich so an, als wenn P der ganz grobe Regler, I der feine Regler und schlussendlich D der letzte Schliff ist, damit der Copter wie ein Nagel in der Luft hängt. Aber egal, jetzt versteh ich ja, wie es gemeint ist. :-)

Irgendwo hab ich gelesen, das ein zu hoher I Wert den Akkuverbrauch erheblich ansteigen lässt. Ist da was wahres drann?

Lg

[Taumel S.]

AW: PID Tuning Dschungel (Cleanflight/Naze32)

das hört sich so an, als wenn P der ganz grobe Regler,

P ist auch der wichtigste Faktor beim PID-Regler.

[Spypoke]

AW: PID Tuning Dschungel (Cleanflight/Naze32)

P ist auch der wichtigste Faktor beim PID-Regler.

Ja, das verstehe ich auch so bzw ist mir so bewußt. Ich wollte eigentlich damit sagen, dass ich anhand dem Beispiel von sixchannel keinen Copter einstellen kann. Ich kann draus zwar lesen, das P am allermeisten macht, I macht das, was P nicht schafft und D macht dann den Feinschliff. Jedoch hilft mir dieses Beispiel in keinster Weise weiter wenn es darum geht, die Pid Werte zu erfliegen. (Nicht bös gemeint ;-)) Ich muss ja wissen, was schlussendlich I oder D machen, sonst kann man sie nicht einstellen. Und ob der Wert größer oder kleiner gemacht werden muss, wenn sich der Copter dann so oder anders verhaltet. Aufjedenfall waren die 2 Videos sehr hilfreich, da sie mir in 15 Minuten gezeigt haben, was ich in stundenlanger Googlesuche und mehreren verschiedenen Cleanflight Anleitungen leider nicht gefunden habe.

Es ist halt doof, wenn man sieht, das der Copter nicht so reagiert, wie man gerne will. Man weiss dann zwar, das es Pid Werte gibt, die man verändern kann, allerdings sollte man dann auch wissen, welcher Wert für was zuständig ist. Sonst ist das wie Lotto spielen..

[nexus665]

AW: PID Tuning Dschungel (Cleanflight/Naze32)

Hi,

genau so ging es mir auch, obwohl ich schon wußte, was P I und D so tun

Die Videos sind gut verständlich und schaffen es in kürzester Zeit, Licht in's Dunkel zu bringen. Da mir das selbst sehr geholfen hat wollte ich es so weiter geben. Hat geklappt

lG,
Simon.

[sixchannel]

AW: PID Tuning Dschungel (Cleanflight/Naze32)

Schon bekannt?

Die "P" "I" "D" Regelung, das unbekannte Wesen.

Kurze Erklärung zum Einstieg in die Selbstlernphase:

Die PID Regelung ist eine, in der Technik seit langem bekannte Art, unbekannte Zustände technischer Apparate, praxisnah zu Reglen! Durch ausprobieren und schätzen, da man die Zustände eben nicht kennt!
Es handelt sich um eine Art der "Schwingungsgegenregelung". Keine Ahnung wie man das sinnvoller hinschreibt, damit alle ne Ahnung bekommen was das Zeug macht.

Diese Regelung setzt sich aus 3 Parametern zusammen eben: P, I und D. (Wikipedia-> PID-Controller)- hier ist der englische Artikel besser als der Deutsche.

1. Macht Euch von der Erwartung frei, daß es die "richtige" Einstellung gibt - gibt es NICHT! Jeder muß hier selber ran.

Das liegt unter anderem an:
a) der Steifigkeit des Rahmens
b) der Eigenschaften der Motoren (Auf-/Abregelgeschwindigkeit)
c) damit in Zusammenhang, der Masse der Motoren und insbesondere der Propeller (google-> Trägheitsmoment )
d) der Regelgeschwindigkeit der Motorregler -> (Stichwort: Quax-Software) die MultiWii-Software arbeitet mit 490Hz zum Regler (Stand MultiWii 1.6 final)
e) der verwendeten Sensoren (original oder Clone, Wii oder Breakoutboards z.B.: von Sparkfun)
f) der Schwingungsdämpfung vorgenannter Sensoren (Montage und interne Signalverarbeitung)
g) der Güte des Auswuchtens der Motoren und Propeller
h) der Leistungswilligkeit des Akkus
i) des Schub zu Gewichts Verhältnises
j) den Hebelverhältnissen am Copter (Armlänge, Höhe des Schwerpunktes, ..)
k) ..... und noch so ca. 1000 andere Gründe

2. Satz eins noch einmal lesen und verinnerlichen.

PID-Steuerung für Multicopter

P:

P ist die Korrekturkraft die den Copter wieder in seine Ausgangsposition bringt. Um so höher der P-Wert desto höher ist die Kraft mit der der Copter wieder in seine Ausgangsposition will.

Erhöhung des P-Wertes:
Der Copter ist immer stabil bis der P-Wert zu hoch ist, dann beginnt der Copter zu schwingen und man beginnt die Kontrolle zu verlieren.

Senkung des P-Wertes:
Wird der P-Wert zu weit gesenkt gerät der Copter ebenfalls außer Kontrolle

I:

I ist der Zeitraum, bei dem die Winkeländerung abgetastet und gemittelt wird. Die Höhe der Kraft, die benötigt wird um zur Ausgangsposition zurück zu kehren wird erhöht je länger die Abweichung besteht bis die maximale Kraft erreicht wird.

Erhöhung des I-Wertes:
Wird der I-Wert erhöht, erhöht man die Möglichkeit die Ausgansposition zu halten und Drifts werden reduziert. Ebenso steigt die Verzögerung für die Rückkehr in die Ausgansposition

Senkung des I-Wertes:
Die Reaktion auf Veränderung wird verbessert, der Drift wird erhöht und die Fähigkeit die Position zu halten wird reduziert.

D:

D ist die Geschwindigkeit mit der der Copter in seine ursprüngliche Position zurückkehren will. Der Wert bei D ist ein Negativwert!

Erhöhung des D-Wertes:
Hier wird die Geschwindigkeit erhöht mit der der Copter in seine Ausgangsposition zurück will. Mit Erhöhung des D-Wertes steigt die Wahrscheinlichkeit des Aufschwingens. Dies spielt auch mit der Wirkung des P-Wertes zusammen.

Senkung des D-Wertes:
Reduziert die Geschwindigkeit mit der der Copter in seine Ausgangsposition zurück will.

DuaL-Rate und Expo

RC-Rate = DualRate Die Wege die die Servos (hier Regler) maximal machen. Stellt man wie bei anderen Modellen im Sender ein. Stellt man auf 0.5, hat man einen maximalen Ausschlag von 50%. Gerade für den Anfänger/Erstflug erst einmal auf 0.5 bzw. 50 Prozent stellen.

RC-Expo = Stellt man wie bei anderen Modellen im Sender ein. Normalerweise verläuft der Ausschlag der Servos / Regler linear. Mit der Expo Funktion wird es eine Kurve. Also am Anfang sachte und dann heftiger. Zunächst ganz viel Expo ca. 80 Prozent und dann langsam weniger je nach Können.

3. Auf geht´s an den Copter:

Wie bekomme ich nun fliegbare Einstellungen hin?

Dazu fangen wir mal mit "P" wie proportional an.
"P")
Dieser Wert bewirkt eine zu der von außen erfahrenen Störung (ja, auch durch Knüppeleingaben des Piloten!) entgegenwirkende Einstellung. Je größer die Störung, desto größer die Reaktion (proportional). Dieser Wert wird mit steigenden Knüppelausschlägen langsam ausgeblendet, da man das Teil ja auch Steuern möchte. Mit dem Wert stellt man nun ein, wie groß die Ausgabe an die Regler im Verhältnis zur erfahrenen Störung ist.
Gute Startwerte sind die angegebenen 4 (bei sehr steifen Konstruktionen auch deutlich mehr, habe mich bis zu 8,x hochgearbeitet) Noch weiter runterschrauben bringt irgendwann nichts mehr, denn wenn der Wert gleich 0 ist, dann stabilisiert der Copter überhaupt nicht mehr von allein!
Wenn Ihr mit den Werten wirklich bis an die 2 runter müßt, dann passt meistens etwas nicht richtig:
Rahmen gebrochen oder wirklich zu schwabbelig (Holzrahmen mal ausgenommen, die haben eine super Eigendämpfung obwohl nicht "richtig" steif) Ein gerne genommener Rahmen eines Multirotorherstellers der auf 10mm Alu-Vierkant-Rohr basiert ist von der Basis her zu schwach, WENN! man da ordentlich Gewicht an den Rahmen schraubt. Bei 550g war alles in Ordnung, bei 800g flatterte das Teil wie Hölle.

Wer seinen Rahmen darufhin mal Testen möchte, der versucht nicht ihn in der Hand zu Biegen, sondern Ihn am "MIttelstück" zu packen, und dann aber so richtig ordentlich fest rauf-/und runter zu schütteln. Wenn man ehrlich zu sich selber ist, kann man da so einige Schwingungen sehen/fühlen. Im Flug sind es diese "harten" Schwingungen, die das Flugverhalten unstabil (Flattern) werden lassen. Die ganz harten legen den Copter, bei senkrecht gehaltenem Unterarm auf die Hand, umgreifen das Mittelteil, und und klopfen mal mit dem Ellenbogen auf einen Tisch oder so, dann wedeln viele Konstruktionen mit den Auslegern.
Schwingt der Copter sich langsam auf, dann paßt etwas mit den eingestellten PID Werten nicht, das muß nicht im Schwebeflug passieren, sondern tritt häufig erst bei Geradeausflug, oder beenden von harten Drehungen auf. Gerne gesehen bei Versuchen im Stablemode. Erst geht es, und wenn man dann etwas "rumgesteuert" hat fängt er auf eimal an mit den Flügeln zu schlagen -> Autolevel zu hoch.

Wie stelle ich das denn nun passend ein?

Copter in die Hand nehmen (aufpassen, daß Ihr von den drehenden Props wegbleibt, evtl. ne dicke Jacke anziehen, die Props können böse schneiden) auf "Schwebegas" bringen und erst mal grob mit der Fernsteuerung trimmen. Er sollte also danach also nicht mehr versuchen sich zu einer Seite wegzudrehen und/oder mit einem Motor voran durch die Decke zu stoßen. Je besser Ihr das hinbringt, desto lockerer wir das Teil dann später vor Euch schweben.

Dazu gibt es zwei "anerkannte Methoden": druntersetzen und mit einer Hand über dem Kopf halten, oder drüberstellen und mit einer Hand runterhalten.

Nun ruhig und langsam "Gas" geben, bis der Copter einigermaßen schwebt. Sollte er dabei schon anfangen zu zappeln - P kleiner einstellen und neu anfangen. (google: Resonanz )
Klappt das, dann vorsichtig ( immer darauf gefasst sein, daß das Dingen abgeht wie Hölle -> Gas raus!) anfangen den Copter zu "ärgern", also z.B.: einen Arm auf- und abbewegen, er sollte sich dagegen wehren, aber nicht anfangen zu flattern/resonieren oder so. Das Ganze auch für schnelle Bewegungen testen, kurz und knackig hin und her oder rauf und runter. Auch hier wieder sollte der Copter ganz gelassen bleiben.
Man kann jetzt versuchen den Wert so weit anzuheben, das noch keine Schwingungen auftreten, kommt es dazu, den Wert ein paar 10tel runter, also die erste Stelle hinter dem Komma

Weiter geht es mit "I"

"I") wie Integral (zusammenfassend/ganzheitlich) das machen wir zum Schluß.

Also kommt jetzt "D"

"D")
wie Derivative (Ableitung, Weiterentwicklung) hier wird geraten oder geschätzt, wie sich die Oben angesprochene Störung wohl in dem System (Copter) auswirken wird, also ob er von allein zur Ruhe kommt, oder ob es sich aufschwingt, -> Resonanz. 0 = kommt von allein zur Ruhe, maximal = schwingt wie Hölle. Irgendwo dazwischen werden wir uns wohl einfinden, es muß wirklich "erflogen/gespürt" werden. So um die 10-25 sind in der Regel OK.
Dieser Wert greift sozusagen der Regelung vor, indem er der unmittelbar bevorstehenden ßnderung der Schwingung vorgreifend gegenzusteuern versucht (um diese zu beruhingen). So ähnlich wie wenn wir uns ein Pendel vorstellen: hat das gerade auf einer Seite angehalten, dann wird es nun zu der anderen Seite rüberschwingen, wir müssen also unseren Finger zum Bremsen von der einen auf die andere Seite des Pendels bewegen, um bremsen zu können. Machen wir das zu schnell (also Finger von einer auf die andere Seite wechseln), bevor das Pendel den Endausschlag erreicht hat, dann schieben wir es Streckenweise noch an - gleiches gilt wenn es zu langsam passiert -> wolln wa nich. Das mit dem Pendel gefällt mir gut

dann nun "I"
"I")
also zusammenfassend/integral. Der Name ist hier Programm, da dieser Faktor die Höhe/Größe der Störung genau wie deren Dauer zusammenfasst, also gewissermaßen die bisher angesammelten/aufgelaufenen Gesamtfehler zu berücksichtigen versucht. Hier sollte man eher behutsam zu Werke gehen, Ziel ist es kleinere ßberschwinger, zum Beispiel Drehung beenden, es dreht aber weiter. Dann sanft erhöhen: 0,0xy ist fast immer gut ausreichend. Wenn unsicher immer einen kleinen Wert so um die 0,005 bis 0,010 stehen lassen (Damit die PID Regelung erhalten bleibt, andernfalls hätten wir ja nur eine PD Regleung )

[Snake]

AW: PID Tuning Dschungel (Cleanflight/Naze32)

Danke, das nenn ich mal ne gute und ausführliche Erläuterung

[Spypoke]

AW: PID Tuning Dschungel (Cleanflight/Naze32)

Vielen lieben Dank für deinen Beitrag! Jetzt wird mir noch einiges klarer. Dann muss ich heute nur mehr das hier gelernte umsetzen und hoffen, daß ich die Probleme richtig deuten und anschließend die Werte richtig verändern kann. Danke dir nochmals :-)