PID set up in Greek

by kko_r from Fpvracingclub.gr

ΣΥΓΧΡΟΝΙΣΜΟΣ PID

Οι σοβαροί πιλότοι FPV,φροντίζουν ιδιαίτερα τον συγχρονισμό του σκάφους τους. Βάλε, σε κάθε τετρακόπτερο, τις τέλειες ρυθμίσεις και μετά ‘σάρωσε’ στις τοπικές συναντήσεις και τους διεθνής αγώνες. Ο συγχρονισμός του PID,μπορεί να φαίνεται τρομακτικός και ως ένα σημείο είναι. Αλλά ο στόχος μου είναι αυτός, στο τέλος αυτού του οδηγού, να έχεις καταλάβει γιατί ο συγχρονισμός του PID είναι σημαντικός και πώς δουλεύει, καθώς και μερικά σημεία αναφοράς, που θα σε βοηθήσουν να χειριστείς οποιοδήποτε τετρακόπτερο στο πεδίο.

ΤΙ ΕΙΝΑΙ Ο ΣΥΓΧΡΟΝΙΣΜΟΣ ΤΟΥ PID ?

PID σημαίνει: Proportional (Αναλογικό), Integral (Αναπόσπαστο), Derivative (Παράγωγο). Επειδή οι πιλότοι έχουν μόνο δύο χέρια για να ελέγχουν 4 μοτέρ σε ένα τετρακόπτερο χειροκίνητα, αυτό είναι σχεδόν αδύνατο. Έτσι έχουμε έναν Flight Controller πάνω στο σκάφος για να μας βοηθάει να ελέγχουμε το τετρακόπτερο. Ο στόχος του συγχρονισμού PID είναι να προσπαθήσει να κάνει το σκάφος να εκτελέσει την εντολή του πιλότου με το σωστό ποσοστό επιρροής, από τον FC ,ένας τέλειος συνδυασμός ανθρώπου και μηχανής. Άρα, σκέψου τον συγχρονισμό PID,να λέει στον FC,τι να κάνει στον επόμενο αγώνα. Δύσκολο να το καταλάβεις? Εντάξει, ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στο τι συμβαίνει μέσα στον FC.
Αν πετάς σε Acro Mode σημαίνει ότι δεν υπάρχει Αυτόματη Σταθεροποίηση, ο FC έχει έναν ενεργό αισθητήρα και αυτός είναι το Γυροσκόπιο. Το Γυροσκόπιο είναι υπεύθυνο να συλλέγει πληροφορίες από την παρούσα κατάσταση του σκάφους, και αυτό καθιστά κρίσιμο το να είναι το τετρακόπτερο όσο το δυνατόν πιο επίπεδο και τετραγωνισμένο, όταν καλιμπράρεις τις κλήσεις, ώστε το Γυροσκόπιο να μηδενίζει σωστά. Εν πάση περιπτώσει, το Γυροσκόπιο που υπάρχει πάνω στο σκάφος παίρνει τις πληροφορίες που έχει συλλέξει και τις επεξεργάζεται μέσω αλγόριθμων P, I και D, με σκοπό τα τελικά αποτελέσματα να είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά στα επιθυμητά αποτελέσματα.
Η δουλειά του FC είναι μία συνεχής διαδικασία επανυπολογισμού, του πού ακριβώς να δώσει ώθηση, ώστε να διατηρήσει τις εντολές του. Κάθε γράμμα του PID έχει διαφορετική δουλειά όταν υπολογίζει τα επιθυμητά αποτελέσματα και κάθε άξονας έχει τον δικό του συγχρονισμό PID για Pitch (μπροστινή κίνηση πάνω-κάτω), Roll (σώμα δεξιά-αριστερά), Yaw (μπροστινή κίνηση δεξιά-αριστερά).

P- Proportional (Αναλογικό). To P ανταποκρίνεται στο παρόν λάθος. Αυτό, λέει στο σκάφος σε τι γωνία πρέπει να βρίσκεται, προσπαθώντας να φέρει τα τελικά αποτελέσματα, όσο πιο κοντά γίνεται στις καταχωρήσεις του πιλότου. Αν προσπαθήσεις να πετάξεις χωρίς τον συγχρονισμό του P, το σκάφος θα είναι πολύ άτσαλο και αιωρούμενο, καθώς δεν θα προσπαθούσε το P να διορθώσει τις καταχωρήσεις του πιλότου για να φτάσει στις επιθυμητές.
Ι- Integral (Aναπόσπαστο).  Το I χρησιμοποιείται για να συλλέξει παλαιότερα λανθασμένα δεδομένα και τα χρησιμοποιεί για να διορθώσει το σκάφος. Βοηθάει το P και συνεισφέρει στο να κρατάει το σκάφος σωστό, σε σχέση με εξωτερικούς παράγοντες, όπως ο αέρας. Παρ’ όλα αυτά, ένα συγχρονισμένο I, δεν θα διορθώσει τους εξωτερικούς παράγοντες όπως η αυτόματη σταθεροποίηση. Όμως θα κρατήσει το σκάφος σταθερό στην τελευταία του θέση, ώστε να μην χρειάζεται συνέχεια να το διορθώνεις. Όταν πετάς μπροστά, σε αρκετά μεγάλη ταχύτητα, μπορείς να καταλάβεις αν το I είναι συγχρονισμένο, αφήνοντας το μοχλό και βλέποντας πόσο καλά διατηρεί την γωνία που έχει οριστεί από τον πιλότο.
D- Derivative (Παράγωγο).  Και τέλος το D. Μπορείς να σκεφτείς το D σαν ένα μαλακό προστατευτικό που βοηθάει στο να απαλύνει την κίνηση από τη μία θέση στην άλλη. Αν προσέξεις ότι το σκάφος σου πετάει πολύ σπασμωδικά, το D χρειάζεται συγχρονισμό. Το D βοηθάει στο να οριοθετεί τις δονήσεις και να κάνει το σκάφος να πετάει απαλά, αλλά επειδή συνδυάζεται το P και το I (κυρίως το P ) χρειάζεται βασικά να συγχρονίσεις το P και το I για να τα προσαρμόσεις με το D. Θα μιλήσουμε έπειτα για τον συγχρονισμό. 

ΣΥΓΧΡΟΝΙΖΟΝΤΑΣ ΤΟ PID

Πρέπει συνήθως, αν όχι πάντα να συγχρονίζεις πρώτα το P μετά το I και μετά το D, μετά ξανά και τα 3 μέχρι να είσαι ικανοποιημένος με το αποτέλεσμα. Ο συγχρονισμός του PID είναι κάπως θέμα εμπειρίας, και όσα περισσότερα τετρακόπτερα συγχρονίσεις τόσο καλύτερος θα γίνεσαι. Πριν ξεκινήσουμε υπάρχει κάτι που πρέπει να ξέρεις.

ΚΑΘΕ ΣΚΑΦΟΣ ΕΙΝΑΙ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟ
Και όσο κι αν αυτό ακούγεται σαν ενθαρρυντικό σλόγκαν, είναι αλήθεια. Αν αποφασίσεις να αλλάξεις από μπαταρία με 3 κελιά, σε μπαταρία με 4 κελιά, πρέπει να αλλάξεις το συγχρονισμό PID. Αν αποφασίσεις να αλλάξεις από 2 έλικες σε 3 έλικες, πρέπει να συγχρονίσεις ξανά. Παρ’ όλα αυτά είναι αξιοσημείωτο ότι το clean flight (πρόγραμμα συγχρονισμού PID) σου επιτρέπει να προσθέσεις PID προφίλ σε μια αλλαγή και αυτό κάνει την αλλαγή, από μπαταρία με 3 κελιά σε μπαταρία με 4 κελιά, λιγότερο εφιαλτική. Επίσης μπορεί να έχεις το ίδιο στήσιμο με κάποιον άλλο και τα PID να μην δουλεύουν στο δικό σου σκάφος 100%. Για τα περισσότερα μέρη ο συγχρονισμός PID δουλεύει σε όμοιες πλατφόρμες, αλλά συχνά χρειάζεται μικροαλλαγές. Το στυλ με το οποίο πετάει κάποιος, επίσης θα επηρεάσει το PID του. Για παράδειγμα, οι πιλότοι FPV Skitzo και Steele πετούν και οι δύο τον σκελετό ImpulseRC Alien και το στήσιμό τους μοιάζει πολύ. Παρακολούθησε τα βίντεό τους και θα δεις τεράστια διαφορά στο στυλ που πετάνε. Παρ’ όλο που το PID δεν σε κάνει απαραίτητα καλύτερο πιλότο ή αλλάζει τον τελικό τρόπο που πετάς, δεν είναι αυτό που λέμε ‘one size’ ώστε να ταιριάζει σε όλους. Με αυτή τη σκέψη πάμε να κάνουμε πραγματικότητα τον συγχρονισμό του σκάφους σου.

P gain: Το P είναι το πρώτο πράγμα που πρέπει να συγχρονίσεις. Αργά, σταδιακά χαμήλωσε το P μέχρι το σκάφος ίσα που να αρχίζει να ταλαντεύεται. Μετά χαμήλωσε με μερικά κλικ μέχρι να είσαι ικανοποιημένος από αυτό. Αν το P σου είναι πολύ ψηλά το σκάφος θα ταλαντεύεται και θα το νιώθεις τρεμάμενο και ασταθές. Αν το P είναι πολύ χαμηλά, νιώθεις σαν να προσπαθείς να πετάξεις μέσα σε σιρόπι. Όταν το P έχει συγχρονιστεί μπορούμε να προχωρήσουμε με το I.

I gain: Όταν το I συγχρονιστεί σωστά, θα πρέπει κάθε καταχωρημένος έλεγχος να είναι σταθερός σαν βράχος, όσο το δυνατόν χωρίς κλίση. Το I πρέπει να συγχρονιστεί έτσι, ώστε οι εξωτερικοί παράγοντες, όπως ο αέρας, να μην σπρώχνουν το σκάφος από την προκαθορισμένη θέση, εκτός κι αν το ορίσει ο πιλότος να γίνει. Ο συγχρονισμός του I θα κρατήσει το σκάφος σταθερό, ενώ ένα πολύ υψηλό I θα διορθώσει υπερβολικά και ένα πολύ χαμηλό I δεν θα κρατήσει τον καταχωρημένο έλεγχο πολύ καλά και τα κοντρόλ θα μοιάζουν με ζελέ. Αν το τετρακόπτερο δονείται όταν κατεβαίνει χαμήλωσε το I για λίγο.

D gain: Αυτό που χρειάζεται για το D, είναι ιδιαίτερα αξιοσημείωτο όταν κάνεις επιθετικούς ελιγμούς, κυρίως στις δύσκολες στροφές. Το σκάφος μπορεί να τρέμει ή να ταλαντεύεται ανεξέλεγκτα, καθώς προσπαθεί να διορθωθεί. Όταν αυτό συμβαίνει, ξέρεις ότι το D σου είναι χαμηλό. Συνέχισε να ανεβάζεις το D μέχρι το σκάφος να μαλακώσει τόσο την κίνηση ώστε σε έναν επιθετικό ελιγμό, το σκάφος να παραμείνει σχετικά σταθερό. Αν όμως ανεβάσεις το D πολύ ψηλά, αυτό θα μαλακώσει τόσο πολύ τον ελιγμό και το σκάφος θα μοιάζει σαν να μην ανταποκρίνεται.
Συγχαρητήρια, τα κατάφερες μέχρι τα βασικά του συγχρονισμού PID! Όπως κατάλαβες ο συγχρονισμός PID δεν είναι πολύ εύκολος, αλλά δεν είναι και τόσο άσχημα από άποψη δυσκολίας. Αλλά υπάρχουν και άλλα για να συγχρονίσεις το τετρακόπτερο και άλλες επιλογές που μπορείς να επιλέξεις. Και δεν έχουμε καλύψει ακόμη το PID του Yaw. Αλλά αυτά είναι προχωρημένες επιλογές για έμπειρους πιλότους. Οπότε το ρίσκο θα είναι δικό σου.

LOOPTIME
Ένα φαινομενικά μη συζητήσιμο κομμάτι του συγχρονισμού, είναι το looptime του FC. Το looptime είναι ο χρόνος που χρειάζεται, σε μικροδευτερόλεπτα, ο FC για να επεξεργαστεί τα δεδομένα, που έχει συλλέξει, μέσω του PID και μετά τα στέλνει στο ESC.Μπορείς να ρυθμίσεις αυτό το looptime σε κάποιο πρόγραμμα (software) του FC όπως είναι το Cleanflight. Η αλλαγή του looptime θα αλλάξει το πώς επηρεάζει το PID την απόδοση της πτήσης. Για το μεγαλύτερο μέρος, ένα χαμηλότερο looptime θα σήμαινε μία μηχανή με μεγαλύτερη ανταπόκριση και πιθανά προβλήματα κραδασμών, ενώ ένα υψηλότερο looptime θα σήμαινε μία μηχανή με μικρότερη ανταπόκριση, αλλά με πολύ ομαλότερα χαρακτηριστικά πτήσης. Θα πρέπει να συγχρονίσεις ξανά ή τουλάχιστον να διορθώσεις το PID μετά την αλλαγή του looptime, οπότε αυτά είναι μία προχωρημένη επιλογή.

TPA – Throttle PID Attenuation. (Εξασθένιση γκαζιού PID)
Το TPA είναι τυπικά μια επιλογή που χρησιμοποιείται από πιλότους όπως ο Skitzo που θέλουν να πετύχουν πολύ ομαλή πτήση. Το TPA παίρνει το PID και το κατεβάζει όταν το γκάζι σου φτάσει πάνω από το καθορισμένο σημείο. Το αποτέλεσμα είναι μία απίστευτα ομαλή πτήση με ελάχιστες δονήσεις. Το PID σου αλλάζει όταν στοχεύεις σε υψηλή ταχύτητα, επομένως ο συγχρονισμός του PID γίνεται λίγο πιο δύσκολος γιατί πρέπει να σκεφτείς, το πώς πετάει το σκάφος, πριν και αφού ξεκινήσει το TPA αυτόματα. Και πάλι μια προχωρημένη επιλογή για προχωρημένους πιλότους.

BETAFLIGHT
Το Betaflight είναι μια πειραματική έκδοση του Cleanflight που αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο δουλεύει το control loop . Το αποτέλεσμα είναι, απίστευτα χαρακτηριστικά πτήσης στις προεπιλεγμένες ρυθμίσεις, βασικά σε κάθε σκάφος. Χρειάζεται πολύ μικρότερες ρυθμίσεις (στις περισσότερες περιπτώσεις), και επειδή είναι πειραματικό, μπορεί στο μέλλον να συγχωνευτεί με τον Cleanflight, μπορεί και όχι, όσο η τεχνολογία του FC γίνεται πιο φτηνή, πιο γρήγορη και πιο μικρή. Προσωρινά το Betaflight βασικά πιέζει χρονικά τον FC , για να πετύχει ότι νέο έχει μεταφερθεί στην επεξεργασία του control loop. Αλλά από τη στιγμή που η χρονική πίεση σπρώχνει τεχνικά τον FC σκληρότερα απ’ ότι είναι σχεδιασμένος, αυτό κάνει το Betaflight πολύ πιο απρόβλεπτο. Το Betaflight είναι διαθέσιμο για πιο συνηθισμένες πλατφόρμες και ακόμα υποστηρίζει το Vortex’s Fusion FC/OSD. Θυμήσου ότι αυτή η έκδοση είναι πειραματική. 

YAW PID’s
Για το μεγαλύτερο μέρος το προεπιλεγμένο PID για το Yaw που φτάνει έτοιμο στον FC σου θα είναι μια χαρά. Αλλά στον αγώνα αν αποφασίζεις να ‘χτίσεις’ ένα τετρακόπτερο με περίεργες ιδιότητες για το Yaw ή είσαι σαν κι εμένα και σκέφτεσαι ότι είσαι εντάξει αν ρυθμίσεις το δικό σου PID για το Yaw, μην ανησυχείς, είναι απόλυτα ειλικρινές. Στην ουσία δεν θέλουμε να μπερδευτεί το Yaw με την υπόλοιπη πτήση του σκάφους. Πρώτα ξεκίνα με μια αιώρηση. Κινήσου(Yaw) σε μία κατεύθυνση χρησιμοποιώντας περίπου το 40-50% του εύρους του μοχλού, Μετά άσε το μοχλό. Παρατήρησε ότι το σκάφος σταματά γρήγορα. Αν είναι αργό, νωθρό, ανέβασε το P. Αν σταματάει σκληρά και βυθίζεται στον άξονα pitch/roll τότε το P είναι πολύ ψηλά και πρέπει να το χαμηλώσεις. Μετά συγχρόνισε το D, ώστε όταν το σκάφος κινείται (σε Yaw), να είναι λίγο μαλακότερο όταν ξεκινάει το Yaw και όταν σταματάει, αλλά όχι τόσο, ώστε να γίνεται άτσαλο. Μπορείτε να συντονίσετε αυτή τη ρύθμιση φορώντας τα γυαλιά (με ένα OSD) . Συνέχισε να συγχρονίζεις το D μέχρι που μόλις να το αισθάνεσαι απαλό και μετά χαμήλωσέ το λίγο μέχρι να είσαι ικανοποιημένος με αυτό. Ο έλεγχος του Yaw πρέπει να ανταποκρίνεται, αλλά όχι τόσο ξαφνικά, ώστε να διαταράσσει ή να σταματάει το σκάφος. Τώρα στο I. Για να συγχρονίσεις το I, πέτα το σκάφος σαν να το πέταγες μπροστά, αλλά δώσε μία γωνία 40 μοίρες αριστερά ή δεξιά. Άσε το μοχλό και δες αν το σκάφος προσπαθεί να συνεχίσει την κίνηση (Yaw). Αν ναι, χαμήλωσε το I. Αν φαίνεται ότι κρατάει τη θέση του, έχεις συγχρονιστεί σωστά.

PID CONTROLLERS
Στο Cleanflight μπορείς να επιλέξεις διαφορετικό PID Controller. Αυτοί οι PID Controllers, όλοι, κάνουν το σκάφος να συμπεριφέρεται διαφορετικά και όλα χρειάζονται διαφορετικές ρυθμίσεις του PID, με σκοπό να πετάξει σωστά, αν και ο συγχρονισμός είναι περίπου ο ίδιος σε όλες τις πλατφόρμες. Στο Cleanflight υποστηρίζονται 6 διαφορετικοί PID Controllers.
* PID CONTROLLER = 0 (Multiwii)
* PID CONTROLLER = 1 (Multiwii Rewrite)
* PID CONTROLLER = 2 (Luxfloat)
* PID CONTROLLER = 3 (Multiwii 23)
* PID CONTROLLER = 4 (MultiWii Hybrid)
* PID CONTROLLER = 5 (Harakiri)
Κάθε controller, ανταποκρίνεται διαφορετικά στις καταχωρήσεις του μοχλού και τις ρυθμίσεις του PID. Η διαφορά μεταξύ κάθε PID Controller, μπορεί να είναι ένα μελλοντικό άρθρο εδώ, αλλά προς το παρόν πειραματίσου και δες ποιός είναι ο πιο φυσικός, με το δικό του προεπιλεγμένο PID και μετά συνέχισε από εκεί. Προσωπικά χρησιμοποιώ το PID Controller 1, αλλά ξέρω πιλότους που έχουν πετύχει επιλέγοντας κάθε PID Controller.