Aviones y drones a radio control

Configurar el PID de tu drone

8 septiembre 2017.joyvel.1 Like.0 Comments

PID para multirrotores

El PID (Proporcional, Integral, Derivativo) es un algoritmo integrado en los softwares para controladoras de vuelo como betaflight, cleanflght, etc. Este algoritmo es el que calcula constantemente los valores de inclinación y le comunica a cada motor a que potencia debe estar girando para mantener la estabilidad del multirrotor, sin este software sería casi imposible volar un multirotor ya que no se lograría una estabilidad persistente.

¿Cómo funciona?

El algoritmo recopila información de los sensores abordo de la tarjeta controladora de vuelo, como el giroscopio y acelerómetros sumados con los comandos del piloto para calcular el “error” y asi corregir la posición mandando las instrucciones a los motores, lo que llamamos “error” es simplemente un resultado que indica que difiere de donde debería estar, por ejemplo si en nuestro radiocontrol emos dado la instrucción de girar 3° a la derecha y el PID detecta que esta a 4° ese es el error y el sistema actua para lograr el objetivo de 3°; estos cálculos ocurren hasta mil veces por segundo ó 1Khz lo que es una gran resolución para hacer maniobras rápidas logrando grán precisión.

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Cada letra representa un valor que podemos modificar para ajustarlo a los resultados que queremos.

Valor P

Este es el valor más importante porque es el que realmente estabiliza la aeronave, es posible volar solo con este valor (sin “I” ni “D”). Pero si tratas de volar sin “P” el drone no será capaz de estabilizarse y será muy difícil o imposible volar. Este valor indica la fuerza y sensibilidad con que se van a efectuar las correcciones, si es muy bajo la estabilización va a ser lenta y suave, y si el valor es muy alto comenzará a hacer oscilaciones violentas ya que va a corregir de más.

Valor I

Este valor va a mantener la precisión de la posición angular ante fuerzas externas como por ejemplo el viento o el CG fuera de balance, sin valor I el drone sería afectado muy fácilmente por el viento y podría rotar lentamente en su eje vertical sin ser esa la intención del piloto. Si el valor “I” es muy alto el drone dejaría de responder rápidamente a los comandos del piloto y su comportamiento puede ser más sólido pero lento, también puede causar vibraciones lentas en subidas a todo poder.

Valor D

Este valor funciona como un amortiguador del valor “P” ya que minimiza la corrección excesiva y también puede minimizar vibraciones en descensos rápidos o el llamado propwash, por ejemplo cuando haces maniobras como un flip o roll y notas un par de vibraciones al terminarla este valor puede ayudar a eliminar por completo ese comportamiento. Si aumentas mucho el valor “D” pueden regresar las vibraciones ya que haría algún tipo de amplificación de los otros valores, también un valor alto puede sobrecalentar tus motores, esto ocurre cuando la controladora de vuelo manda la orden en una muy rápida frecuencia a los motores a través de los ESC de detenerse y girar haciendo que los motores no sean capaces de mantenerse en el ritmo, y por último quemando los motores o ESCs.

pid drone

¿Cómo hacer un buen tuning del PID?

Antes de comenzar a configurar el PID debemos tener en consideración ciertas características: El PID es afectado por el peso, centro de gravedad y distribución de la masa del multirrotor, eso quiere decir que si desean mantener el mismo comportamiento durante todas sus sesiones de vuelo deben siempre mantener el mismo peso, balance, distribución de masa y medidas del cuadro, por ejemplo si van a usar una cámara como una GoPro, hagan el proceso de tuning con ella montada en el multirrotor, trata de usar el mismo tipo de baterías y en el caso de que modifiquen alguna de estas características deben tomar en cuenta que el comportamiendo se va a ver afectado.

Hay varias maneras de configurar en PID del drone, en todas hay que volarlo para ver los resultados, la primera opción es llevar un ordenador portátil al campo de vuelo y hacer pequeños vuelos de prueba e ir corrigiendo los valores hasta conseguir el punto perfecto. Otra forma es configurar los switches del radio dentro del software de la tarjeta para controlar los valores sin necesidad de un ordenador, y otra de las formas es con la ayuda de una tarjeta controladora de vuelo más avanzada que permita la modificacion del PID remotamente atrvés de un script que se instala en el radio FrSky.

Pasos para tunear el PID

La fórmula que yo sigo para hacer el tuning de mis PID es asignar los suitches de mi control para mover los valores por separado en el campo o en pleno vuelo, usando la opcion de betaflight o cleanflight llamada “ajustments” (Necesitamos un radio con suficientes canales, en el caso del FlySky i6 debes actualizar el firmware para lograr esto). Vamos a llevarnos nuestro ordenador portatil para guardar los cambios realizados, y para comenzar colocamos los valores como ven en la siguiente tabla.

P I D
Roll 40 0 0
Pitch 40 0 0
Yaw 80 90

De esta forma comenzamos a volar, será un poco más dificil mantener el control pero debemos volar en acro para hacer una buena calibración. Comenzamos con 40 en P porque probablemente habrá que aumentarlo, pero no comiences a volar con “0” cero P porque no podra estabilizarse. Los valores del yaw son muy amplios, este eje no se ve tan afectado como los otros por el PID, sin embargo si lo puedes mover un poco luego de los siguientes pasos.

  1. Incrementa los valores P hasta que cada vez que hagas giros rápidos solo haga 2 o 3 oscilaciones para volver a estabilizarse, si el multirotor sigue vibrando mucho debes bajar P.
  2. Cuando ya logres el paso anterior ahora es momento de modificar D, aumentalo hasta que las oscilaciones causadas por P desaparezcan.
  3. En este punto el vuelo debería ser bastante estabilizado, pero vas a notar que cuando aceleras a tope el multirrotor se desvia hacia un lado, o hacia arriba o abajo. Para corregir esto comenzamos a mover el valor I
  4. Ya en este punto solo queda hacer pequeños ajustes en búsqueda de microvibraciones que se pueden disminuir aumentando el PTA y moviendo los demás valores muy poco.

Vuelo acrobático:

  • Valor P un poco alto
  • Valor I un poco bajo
  • Más D para compensar P

Vuelos suaves:

  • Valor P un poco bajo
  • Valor I un poco alto
  • Bajo valor D

PID’s genéricos

Los PID’s genéricos son aquellos que ya vienen programados en el software de las controladores de vuelo, también se les conoce como Stock PID porque son valores predeterminados, en tarjetas de vuelo como las CC3D con el software LibrePilot trae una gran variedad de PID predeterminados en los que podemos elegir diferentes tipos de cuadricópteros, de manera que podemos tener una configuracion mas apropiada para nuestro multirotor.

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