穿越机调参辅助软件基础-进阶版V2022.6.29学习笔记整合：广西百色右江区 郭远东 微信bbsgyd穿越机调参辅助软件基础
穿越机玩家都是自学强人，在反复折腾和摸索中慢慢成就高手境界，就像武林派别一样，对穿越机调参经验和技能都自成一派。许多玩家对PID辅助调参软件不甚了解，也不怎么会用PID调参辅助软件助力调参工作，大多依照经验和飞行手感来设置PID参数。发明和运用工具是人类进化史上最基本的进化成果，所以，要快速科学地完成PID参数设置，就需要使用相应调参辅助软件，准确地做数据分析。本文就是作者使用PID调参软件的学习笔记，喜欢研究的同学可以一起来学习它们的使用。第一章 ：穿越机调参软件及用途第一节 ：认识穿越机BF调参系列软件1、Betaflight Configurator， BF地面站调参软件这就是平时大家常说的BF调参软件（穿越机飞控的飞行参数设置软件），我们使用它来连接穿越机飞控的USB接口，对飞控固件里的飞行参数进行设定。在本文中仅就BF调参软件关于飞控PID调整部分进行关联叙述，本文并未就BF调参软件的功能设置展开说明，如需要BF软件的详细使用方法请参阅《穿越机技术基础》系列资料中，关于飞控调参软件的使用章节。BF地面站调参软件界面2、认识PID Analyzer黑匣子数据分析软件PID-Analyzer是穿越机飞控PID参数分析专用软件，它将飞控黑匣子飞行记录数据进行计算，软件计算完成会得到两张图，显示飞控PID参数的越阶情况，将过冲、回调、修正力度、油门越阶分布和振动分布等状况进行图形化地呈现。调参时通过观察越阶状态分布图，在BF调参软件的PID设置里预置相对理想的PID飞行控制参数，让飞机姿态的执行结果更贴合操控意图。在新手入门阶段，多数玩家凭大致手感进行PID参数设定，调试效率和结果都不是很好。很大一部分人不会使用这个调参辅助软件，有些不知道用它能做什么，有的甚至不知道有这么个软件。似乎这个软件是为那些追求微调细节，以获取最佳飞行性能的人而设计的，但它是十分简单易于理解的，玩穿越机的同学都可以了解和掌握它，让调参工作更具效率。PID Analyzer运行界面3、认识PID toolbox越阶频谱软件PID toolbox是一个基于Matlab计算引擎的数据分析工具箱，用于评估PID控制器的阶跃反应情况，绘制多种多样的频谱图，以供PID参数设置之用。PIDtoolbox能通过读取飞控的输入输出信号来计算PID控制器的阶跃反应情况，并绘制阶跃反应线图。与PID-analyzer一样，PIDtoolbox也使用反卷积方式来求解阶跃响应。但不同的是，PIDtoolbox使用另一种原则，仅捕捉大幅度动作，并计算对应的阶跃反应图像，绘制频谱图。PIDtoolbox更多用于频谱分析，因为滤除振动噪声信号是飞控PID滤波计算分析的头号问题。开发飞控算法的主要工作是过滤陀螺仪的噪声，特别是在200-500hz范围内的电机噪声。但通过广泛地观察分析和比较，不同飞机之间的噪声频谱图，我们发现了一些比较一致的情形。部分噪声尤其集中在30-90hz之间，这些震动会严重影响我们对于飞行的体验（在摄像头和高清飞行中观察到的烦人的震颤，通常都位于此频段内）。虽然这些振动无法滤除，但PIDtoolbox决定将其作为飞行性能的客观测量手段，以辅助人们搞清楚到底是软件/硬件/机械出了问题。PIDtoolbox软件启动界面4、认识Betaflight Blackbox Explorer黑匣子数据查看软件黑匣子数据查看软件Betaflight Blackbox Explorer的主要作用是查看和分析飞行记录日志数据中的陀螺仪轴向、电机振动频率，用波形将它显示出来，用于辅助BF调参软件对滤波器频率进行设置；简而言之，这个软件就是用来查看噪声和滤波的。Blackbox Explorer黑匣子数据查看软件界面在对飞行记录日志数据进行查看时，它好像一个视频播放器，通过可视化波形图显示陀螺仪采集的X、Y、Z轴向振动噪声频率分布情况，显示每一个电机的转速振动噪声频率，为BF调参的滤波器参数设置提供进准滤波参数依据，科学压制和滤除不需要的噪声频率采样，使飞机减少高频振荡，飞行姿态更稳定、电机更少发热、增加续航时间和操控手感。第二节 ：穿越机调参软件的下载和安装1.穿越机飞控BF调参软件下载地址F3/F4/F7飞控BF调参软件Betaflight Configurator文件下载地址：https://github.com/betaflight/betaflight-configurator/releaseshttps://github.com/betaflight/betaflight-configurator/releases/tag/10.7.2PID-Analyzer文件下载地址：https://github.com/Plasmatree/PID-Analyzer/releaseshttps://github.com/Plasmatree/PID-Analyzer/releases/download/0.52/PID-Analyzer_0.52.exehttps://github.com/cleanflight/blackbox-tools/releases/运算环境软件页面https://github.com/cleanflight/blackbox-tools/releases/download/v0.4.3/blackbox-tools-0.4.3-windows.zip，这是PID-Analyzer的运算环境软件必须下载，相当于Matlab软件作用。PID-Analyzer带运算环境文件打包地址：网盘链接: https://pan.baidu.com/s/1GtdomYdu-FYCHo3iymEk_Q?pwd=vs2m 提取码: vs2m 。PIDtoolbox 文件下载地址：（请留意安装配置环境，不能单独运行）https://github.com/bw1129/pidtoolbox/releases https://github.com/bw1129/PIDtoolbox/releases/download/v0.55/PIDtoolbox_v0.55_win.zipBetaflight Blackbox Explorer文件下载地址：https://github.com/betaflight/blackbox-log-viewer/releaseshttps://github.com/betaflight/blackbox-log-viewer/releases/download/3.6.0/betaflight-blackbox-explorer_3.6.0_win64-installer.exe飞控BF固件下载地址：https://github.com/betaflight/betaflight/releases飞控I/O文件：https://github.com/betaflight/unified-targets/tree/master/configs/default2.穿越机调参工具软件的运行环境穿越机调参工具软件对计算机软硬件环境的要求：X86架构64位1.5GHz以上双核处理器，4GB以上内存，4GB剩余硬盘空间，1280*800以上分辨率的显示器，键盘鼠标，一个USB接口或一个TF读卡器，Windows7以上 64位操作系统；苹果ios10.3以上操作系统及硬件。当然，电脑中还要预先安装运行环境软件.net,请安装NET Framework 4.52以上版本，这是微软的框架软件，许多大型软件都需要依赖它来运行，它提供一个可提高代码执行安全性的代码执行环境，作用是辅助电脑软件正常运行。使用PID-Analyzer软件请注意，下面链接的软件是必须要下载的，https://github.com/cleanflight/blackbox-tools/releases/download/v0.4.3/blackbox-tools-0.4.3-windows.zip ，运行PID-Analyzer前先下载这个软件，它是PID-Analyzer的运算环境软件，下载后解压文件，再将PID-Analyzer软件复制根该文件夹，才能运行PID-Analyzer，注意，请勿将它放在中文文件夹里运行，会闪退。3.穿越机调参软件的安装除以上特别说明的PID-Analyzer软件需要拷贝到数学计算环境软件文件夹里运行外，其他软件都是双击安装后直接使用的，WIN7系统记得先安装.net环境软件。4.穿越机BF调参软件Betaflight Configurator，这就是BF调参软件，它是BF飞控固件中的基本飞行参数设定软件，它可以设置飞控的基本输入输出端口参数、端口通信协议类型、电池监测、外设添加、陀螺仪安装角度、接收机参数、飞行模式参数等，它还有一个命令行窗口可以直接添加配置命令。BF调参软件在飞机调试时，主要是给飞控设置一套符合该飞机动力系统和操控手感的PID参数，设置合适的陀螺仪采样参数，设置低通滤波器参数等。其它如遥控器接收机参数、遥控通道设置、LED灯带、图传字符叠加、失控保护、其它控制设定等。BF调参软件是飞控固件参数设置的核心软件，而PID-Analyzer、PID toolbox、Betaflight Blackbox Explorer是调参分析时的辅助参考软件。调参和飞行数据分析软件已经具备，现在需要的是进行飞行数据的采集。第二章 ：飞控黑匣子飞行数据的采集第一节、黑匣子数据采集时的PID设置：启动BF调参软件，连接目标飞机。BF调参的PID设置界面在BF软件PID设置的RATE配置栏里把D min下所有参数设置为0，TPA设置为0，PID控制器下开关选项全部关闭，与自动调整有关的都需要关闭它，这里只需要采集基础PID数据，记得保存设置再退出软件。在BF调参的PID界面为飞控固件预置多组PID数据，并在测试飞行中用摇杆组合杆量对不同的PID参数进行切换，记录不同PID下的飞行数据。在黑匣子设置栏里将记录速率设置为500或者1000，选择板载闪存或SD存储器，格式化（擦除）存储器，保存设置；然后把飞机拿到室外去飞行。第二节、采集飞行数据的要求采集飞行前建议使用全新桨叶、紧固好电池、紧固好FPV天线、校准遥控器摇杆，设置BF调参遥控器摇杆中位参数，总之就是飞机硬件处于最佳状态下，到室外试飞场地去试飞。起飞前请确认黑匣子设定采样1KHz，格式化黑匣子存储器。数据采集的几个具体要求：1、可以在自稳、半自稳、全手动模式下飞行，具体没有要求，但最好能做翻滚动作；2、每次飞行的时间大于1分钟，飞行中不能落地、炸机、触碰任何物体；3、可目视或FPV飞行，油门在0-100行程完全滑动，全油门下需保持大于一秒钟；4、在俯仰、横滚这四个方向上和航向上也要把摇杆行程打满，使飞机进行翻滚；进行自由落体并猛推油门定住飞机，以采集洗桨数据；5、如需要采集不同PID的数据，落地关闭电机并调整一组新的PID参数，再次解锁电机进行又一次飞行测试，即可采集一个新的飞行数据。提醒：数据记录仪的存储器如果是板载16MB容量，录制文件占用完全部容量后将无法记录新的数据，并不会自动删除最老的数据，需要格式化后才能再次用于存储数据。第三节、拷贝黑匣子飞行数据将飞机连接到电脑BF软件上，进入黑匣子设置栏，点击大容量存储模式下的激活按钮，飞控会自动重启，飞控再次启动时，飞控的黑匣子记录仪会被电脑识别成一个移动磁盘，打开该磁盘，拷贝最近的几条飞行数据日志文件，黑匣子飞行数据记录仪记录的飞行日志数据文件名为数字编号.BBL或.BFL。对于带TF卡槽的飞控，可以将记录卡取下放入TF读卡器进行记录文件拷贝，这样完成文件拷贝工作会更快速些。第三章
PID-Analyzer软件的使用技巧第一节 ：启动PID-Analyzer软件分析飞行记录数据1、运行PID-Analyzer软件双击PID-Analyzer图片启动软件，出现一个命令行运行窗口，等待一会，出现几行提示时，将黑匣子飞行数据.BBL（.BFL）文件直接拖拽到这个窗口中释放，按一次回车，提示创建计算结果存储文件夹，可输入要创建文件夹名称如001，再次按回车；提示完成后显示图形的提示（Y/N），回车或者按Y键回车，出现列表时可以再按两次回车，此时软件窗口会出现提示行，等待分析工作完成。分析完成后在软件目录中有一个新创建的文件夹001，里面能看到两张图；一张是噪声分析图，用于滤波参考设置；另一张是PID越阶曲线图，用于PID参数设置分析。2、使用经验提示PID-Analyzer_0.52.exe软件下载后无法单独运行，需要在blackbox_decode运算器环境下运行，blackbox_decode是PID-Analyzer的运算器，所以，需要下载blackbox-tools-0.4.3-windows数学运算器软件，解压后将PID-Analyzer_0.52.exe分析软件拷贝到blackbox-tools文件夹里运行，否则无法出现准备就绪的命令行窗口，你将无法继续进行下去，这个错误提示窗口会一闪而过，软件启动失败。如果遇到闪退也可能是电脑系统问题，可以先用驱动人生修复一下系统文件，再安装.net运行库环境软件，.net版本4.52以上。PID-Analyzer_0.52.exe分析软件启动错误提示窗口我在这里直接将运行计算器文件和PID-Analyzer_0.52.exe一起打包做成一个文件夹（https://pan.baidu.com/s/1szNzJZHsKzj91vagGkg_Ww 提取码：bbbb）。下载解压后直接运行PID-Analyzer_0.52.exe文件，即可正常使用软件。PID-Analyzer_0.52.exe拷贝进来后的文件夹将运行环境软件拷贝到PID-Analyzer文件夹根目录下后，运行软件，出现一个黑色的命令行窗口，等待几十秒后出现准备就绪的提示Blackbox log file path（type or drop here）: 直接将飞行记录仪的.BBL文件拖到窗口里，输一个文件名如ABC或者001，回车，Y，回车，再回车，等待一会，弹出两张图片，本软件的任务就结束了。PID-Analyzer_0.52.exe正确运行后的待机窗口当出现这个窗口后，直接将btfl_002.bbl或者LOG00002.BFL文件用鼠标拖动到窗口上释放，看到一串路径后回车一次，提示输入文件夹名字，它将创建一个文件夹，名字随便输入一个就行，这里示范输入123为文件名，然后回车一次。拖入.BBL文件后出现的提示接着出现提示：问“完成时显示绘图”的选择提示Show plot windows whec done?(Y) /n，当然需要显示分析图窗口，输入Y,然后回车两次。拖入.BBL文件和文件夹名后显示绘图窗口的提示出现开始加载计算引擎的提示，等待它完成计算，这一步需要等待约几分钟时间，根据电脑的计算性能不同，整个计算分析需要的时间从几十秒到几分钟。加载计算引擎开始计算的提示行窗口3、计算结果的两张图计算分析结束后，在软件目录下生成了一个名为123的文件夹，里面有两张.png分析结果图，一张噪声图，一张PID分析图。123文件夹里生成的噪声与PID曲线分析结果同时，在123文件夹之外，会额外弹出两个窗口，这里是两个.CSV数据分析显示界面，这个界面上可以对图形进行放大缩小分析，也可以保存为图片。完成后弹出PID曲线图谱数据分析图4、软件使用经验无论是.BBL还是.BFL飞行记录文件，记录时间一定要大于一分钟，否则可能出现无法完成分析的情况；如果分析完成后没有生成到两张图，那么就是分析失败了，需要查找原因，重新进行计算，直到生成两张图为止。我们可以把需要分析的多个飞行记录文件拷贝到软件的运行目录里，运行软件后逐个拖入分析窗口里，分别为分析结果建立不同的保存文件夹，待全部做完分析后，再删除这些飞行记录文件。第二节 ：PID-Analyzer分析图的理解应用以下文稿内容来自EgnoPopy-fpv关于PID分析图应用的视频，原文链接如下https://www.bilibili.com/video/av86498297/?p=2&spm_id_from=pageDriver1、Roll、pitch、yaw跟手图（橙色指令与蓝色执行误差图）：Roll、pitch、yaw跟手橙色波形为遥控输入Roll横滚、pitch俯仰、yaw航向的信号，经飞控处理后输出给电机去执行的量；蓝色为陀螺仪ROLL反馈的的执行结果图。油门TPA越阶跟随图角度/秒图谱一致性对比重叠度越高越好，一般蓝色会超出橙色一些为正常，重叠度越高飞机操控准确性越好，飞机越跟手；也就是每次遥控打杆时，橙色波形跳变后蓝色波形超出橙色波形不能太多，且橙色和蓝色波形绝大部分时候几乎是重叠状态。在遥控输入信号波形静止时，蓝色波形不能出现突变，如有，代表飞机有较严重的振动出现，需要修改PID参数，试图让飞机安静下来。Roll、pitch、yaw三轴向操控指令PID跟随分析图这个双色曲线图可以这么理解：将飞机横滚操控意图，通过遥控器横滚杆量指令数值输入飞控，飞控将指令传给电调，调整每个电机的不同旋转速度，使电机上的螺旋桨获得不同的空气动力，改变飞机的姿态角度；陀螺仪是安装在飞机上的，此时陀螺仪的测量系统就可以得到一个姿态角度数据，这个姿态角度较是否与输入指令一致；如果一致，蓝色就不会超出橙色曲线太多，两曲线始终跟随，飞机动作就跟手。当橙色线中遥控器信号没有输入改变的时候，也就是橙色波形变化很小时，不能有蓝色突变波形，如果有蓝色波形突出较大的情况，就是飞机在抖动。TPA数值图：油门值throttle %反映的是整个飞行日志中的油门百分比分布情况；水平红线表示的是TPA的越阶breakpoint（分界线）。数据采集时需要将油门在TPA红线上下范围拨动，让0-100范围都有杆量数据，才是完整的数据。油门TPA越阶数值图上图竖着的Y坐标上0-100为油门大小的百分比，横着的X坐标上0-360是采集的时间刻度，红色横线位置这是油门越阶闸值，代表着高于红线时PID作用将按照TPA预设数值，按照百分比削减。当电机在小油门是输出力度小，使用一套标准PID的控制，大油门时电机输出力度过大，需要一套减弱的PID控制，TPA红线就是决定是否削减PID的界限。PID数值概念：动力强的飞机PID数值越小，动力弱的飞机PID数值越大。2、越阶反应图由蓝色、绿色、黄色三种连续的颜色块组成。蓝色块代表飞机起始姿态0，黑色为为采集到数据的姿态，绿色为目标姿态1，黄色为超调姿态2，对应下方的跟手曲线图0-1-2。蓝色块表示飞机处于原始状态没有采集到变化数据；绿色区块多表示飞机保持在目标姿态1较好；黄色块多表示飞机姿态到达了2出现超调。油门越阶反应色块图下面的图是PID主要分析图谱，左侧的Y轴数值0.00-2.00为飞机姿态的位置，0为原始位置，1为目标姿态，2为超调位置；下面的X轴为0.5秒内的时间。蓝色线表示横滚roll上的越阶图为小于500°/秒的角速度，花飞类飞机的角速度通常都不会大于500，根据飞机用途，看不同颜色的线，一般我们说的是蓝色的曲线图。PID主要分析图谱3、PID值的各种状态波形图PID两张图中的越阶响应图和油门分布图的使用，将越阶响应图向左转90度看，对应油门分布图的响应时间线。油门响应阶梯图上图反映的是根据油门值而分立的阶跃响应，读法是这样的：（黄色=2，绿色=1，蓝色=0）。这是用来调整TPA（根据当前油门值动态降低PID）的。（所以需要各位老司机在飞行的时候油门各个值都要推一下，油门不能推得太猛。）使用上面这张图需要去理解几个概念：各色条要连续，如果没有最高油门数据，也要保证色条连续，无中断现象；上图中在throttle in 50%油门段对应的色条数据过少，出现图谱缺失，就是要求这里不能出现太多的油门数据缺失现象。重点：下图是阶跃反应波形图，反映的是角速度低于500°/s滚转率时的PID平均反应情况；rate值高于500°/秒的滚转率，通常设置在花飞类型飞机上。不太跟手状态下的阶跃响应波形下图所示为P值过大，导致系统过冲超过1.0附近太多，过冲达到1.5附近，可适当降低P值。部分竞速玩家常希望感受过冲带来的锁定感，但这样打杆止位后飞机会有较大的回弹，如用在花飞上会感到飞机暴躁不好控制。P值过大系统过冲下图为D值过小，波形在1.0线的上下不断回弹，无法靠近1线，飞机飞行稳定性不够好，发现上下拨动较多的图形时，要适当增加D值。D值过小波形在1.0线上下回弹图示下图为P值过低，系统用了较多的时间才达到1.0线，飞机响应慢，不跟手。P值过低到达1.0线花费了较多的时间下图为P、D值都不够大是，杂乱的波形弥漫整个窗口，需适当增加P、D值。P、D值过小时出现的杂乱波形图
下图为D值过大，导致飞机在前50毫秒时的响应受到太大的阻力，没有看到正常的超过1.1线的过冲波形，需要适当减小D值。D值过大导致起飞的过冲波形不达标下图是理想的PID下，各个轴的越阶图都十分干净平稳。通过PID阶跃图象的观察来调整PID值，比通过blackbox Expoler查看blackbox飞行记录数据要直观也更加容易理解，只要理解了各波形图的作用，很快就能设置出合适的PID值。当然，blackbox Expoler软件也是穿越机PID调参过程中不可缺少的工具，它主要用于分析振动噪声的分布情况，为滤波器参数设置提供科学依据。理想的PID图形4、越阶反馈图log time in s横滚、俯仰、偏航轴响应最终都需要稳态到1位置，稳定到达的时间越短越好。目标姿态1的到达时间越短越好下面的越阶反馈图log time in s有蓝色-绿色-黄色，蓝色0起始之态（无数据时），绿色1目标姿态，黄色2超调姿态。对应THROTTLE IN%图的0-1-2，竞速中角速度<500，花飞>500。越阶反馈图log time in s5、PID的图谱分析strength：从指令发出开始，飞机很快达到目标姿态，稍微有些超调后很快到达稳态1。所用时间越短，说明飞机姿态到达控制指令要求的目标越快，飞机可操控性能更好。PID力度strength图第二小节内容来自https://www.bilibili.com/video/av86498297/?p=2&spm_id_from=pageDriver大致的核心想法是让同学们明白PID对操控指令执行结果的作用，TPA与原PID参数的关系。第三节 ：查看分析结果图调整PID参数1、PID参数对比分析下图是关于P值的变化图，位于上方位置的图是P值比较理想时的波形，只有微量超调很快回来到稳态1附近位置，这说明P值合适；左下方位置的图是P值较低时的波形图，到达1位置时较慢，出现小幅度超调然后很缓慢地向稳态1靠近，这说明P值不够；右下方位置的图显示P值较高时，快速到达1且出现较大超调，再大幅度回调，接着在稳态1附近出现多次震荡的现象，这说明P值高了。P值参数对比P值即比例，它是飞机从起始姿态到目标姿态的力量值，P值越大，力量意图就越大；如果电机很有力，那么P值就要设置得低一些，如果电机力量比较弱，那么P值就要设高一些，是由动力系统输出总功率决定的，力大用小P，力小用大P。2、D的分析：下图是关于D值的变化图，位于上方位置的图是D值比较理想时的波形，只有微量超调很快回来到稳态1附近位置，这说明D值合适。左下方位置的图是D值较低时的波形图，姿态快速到达1位置时出现超调较大，快速回调时幅度大，很快又越过1，经过两次调整才向稳态1靠近，这说明D值低了，限制P的力量不够用，易出现超调。右下方位置的图显示D值较高时，阻碍P太多了，P姿态很难立即到达1且，出现迟缓现象，不能够一次就到达目标姿态，需要飞控再次发送指令给电机，再增加力度才能到达目标1姿态，这说明D值高了。D值参数对比P与D的作用是相反的，D是阻碍P的力量。当飞机从起始姿态0向目标姿态1进发的过程中，P越靠近1时，D就越大地阻碍着P向1靠近；如果D值过大，就会出现P直接被阻碍，很难达到1姿态的现象。P是向目标姿态1进发的力量意图，D是阻值P向目标姿态1靠近的力量意图；I参数对上图基本不会出现影响。I就是一个双面的力量意图，P在向目标姿态进发时I辅助与P让它尽快到达，当出现超调后D往回拉时I又作用于D，让D更快地向1调整。I值参数的大小就是它作用于PD的叠加修正力度。I的值对于这张图不会造成太大的影响，它的作用是让飞机锁定在既定姿态上。I就像弹簧力的中间调节点，始终关注P和D之间的力量误差，它不断参与着PD力量的调整过程，始终在修正PD力量向目标1靠近的误差，意图让P和D这两个相反的力能更快地达到中间平衡状态。通俗地说，I就是一个和事佬，它告诉P和D在向目标1进发时不要出现用力过猛而出现超调，让PD能更准确地控制力度快速靠近目标1。如果I值过大时PD波形会出现较大幅度的波动；过小的I值PD往往来回拉锯，也很难达到平衡稳态1。当姿态向1进发时，I加强P以快速达到1；当姿态越过1后往回调，I就帮助D加强，让姿态更快回到1，I值太大容易造成飞机姿态的大幅度拨动，图谱曲线在1附近游离不定。I值过小时，飞机姿态难于稳定在一个状态上，会出现小幅度的姿态误差；I值过大时飞机做动作时停止时容易出现来回调整，出现弹跳现象，例如触地弹跳现象。I值通常使用默认值，15-85，部分飞控可能高于110，过高容易造成弹跳振动。延伸理解：PID控制器（比例-积分-微分控制器），由比例控制（P）、积分控制（I）和微分控制（D）组成，通过K_p，K_i和K_d三个参数的设定，实现对系统的控制。PID控制器一般会从IMU传感器得到测量结果，接着用需求结果减去测量结果从而得到误差，然后用误差来计算出一个对系统的纠正值来做为输入结果，这样系统就可以从它的输出结果中消除误差，使无人机保持相对的稳态。若定义u(t)为控制输出，PID算法可以用下式表示： PID控制输出的运算公式第三节部分内容来自https://www.bilibili.com/video/av86498297/?p=3&spm_id_from=pageDriver视频解说，PID理解内容来自北京中科浩电科技有限公司官方帐号关于飞控PID的理解一文，这一小节内容目的是让同学们理解PID之间的相互关系，明白参数改变后飞机的对应状态改变。3、PID不理想状态：不完美PID图谱上图左侧的roll横滚轴下方曲线图显示了一个太大的P值，造成严重超调，来回调整多次，产生上下不断变化的起伏曲线，这条曲线两侧的絮状物显示的就是噪声，这台飞机此时的噪声非常多，幅度也很大。中间的油门色块分布图底部，可以看到一个很明显的黄色线，它对应的是下方曲线图很高的峰值2，看图方法在后面有介绍。从最上面的双色图看，这个参数下飞机还算跟手，因为P很大，飞机反应非常快，但在YWA航向的双色曲线图上，摇杆指令输入无变化时，蓝色和橙色是不重合的，蓝色突出较多，此时飞机在剧烈抖动，油门分布色块也有许多黄色块出现。当然，这套图的油门采集不完整，这个数据也是不可靠的。4、不同变化的PID状态图：本小节内容来自https://www.bilibili.com/video/av86498297/?p=4&spm_id_from=pageDriver下方左图P值很低，力度不够，难于达到目标姿态1，飞机姿态和遥控器指令无法重合，飞机很难操控。双色图不成曲线，橙色摇杆指令打出去后，陀螺仪姿态没多少变化，根本不跟随杆量做动作，飞机几乎无法操控。PID 5,0,0 PID 10,0,0 PID 20,0,0上方中图当P值增大后，飞机姿态和摇杆指令重合度有所提高，右图为P值时接近飞机姿态和遥控器指令基本重合。通过这三次不同PID试飞参数的分析，基本上可以确定P值在15-25之间较为合适。再去调整I值，最后去调整D值，最终在得出的PID大致范围内进行微调，很快就能得出此架飞机最优的PID值。PID 20.0.0
PID 30.0.0
PID 40.0.0PID参数调整时，通常每次试飞的PID参数只调整其中一个的值，不要去同时调整PID中的其它两个值，这样才不会出现混乱，增加试飞的效率。上图中P值不断变化中的杆量姿态跟随、油门越阶、进发曲线图，P值越大，飞机姿态振荡得越厉害，出现大幅摆动。试飞时5寸机建议P从20开始，I从10开始，D从20开始，以步进5的增减不断来试飞，直到得出符合飞行意图的参数为止。单独对P进行调整的步骤，P为20-30-40-50-60，最终得出一个合适的P值，在P为20时，曲线最靠近1，来回振荡也较为适中。当P值继续加大时，振动频率越来越快，幅度也越来越大，摇杆量不动时飞机也在大幅调整姿态。再加入I值， 15-20-30，直到越阶线靠近1附近，平稳度越高越好。再加入D值， 15-20-30，直到月接线很快称为一条靠近1的直线。目标PID值通过上图，可以观察到飞机姿态在不同PID时的变化，通过不断微调，将进发曲线的波峰和波谷组件削平，最后将PID参数确定在14.10.18是最为理想的，这时飞机的操控响应处于比较好的状态。当然，在不同的玩家眼里，PID过冲要求是不同的，特别是在竞速飞行中，要求较高的过冲，带来更快的反应速度，PID参数相较于理想值会有所不同；根据不同的用途和要求，最终决定飞机的PID参数。机架的重心布局对PID的影响是很大的，不同尺寸、不同形状、不同重量的机架，将会适配不同的PID参数。新手在选择机架时，通常建议选择正X机架，放弃异形、长X、扁X结构，因为正X机架的调参是最容易做好的。小结：PID在滤波算法的层面是相对较复杂的知识体系，多旋翼飞行器的飞控是否优秀，归根结底在滤波算法。如果是开源程序编译方向的穿越机飞控玩家，可以更详细地去学习滤波种类和算法的知识。对于只是将穿越机组装起来，调试好参数，将飞机应用到娱乐和航拍活动中的玩家来说，就不必要去了解更深层次的滤波程序引擎和算法编译了，也没有那么多的时间去研究编程和滤波运算这个方向的知识体系。5、D Setpoint WeightD值设定重量，只能在手动模式下进行调整。它的作用是在RCcommand输入PIDloop时对当前陀螺仪与摇杆之间的误差进行一个对比，根据误差大小按比例动态降低D的值。它只会增加阶跃反应的第一个尖峰，用略微过冲来抵消滞后响应。调整时先设置D setpoint transition=0 ，通过不断增加weight的值，观察阶跃反应图的图线面积，当面积趋于1的时候会“完美”跟手（当然令系统曲线大于1之后产生的灵敏感也确实更适合竞速），再根据个人需要去调整D Setpoint Transition（在下个Configurator中将会译作D设定点转化阈值）的值即可。实际飞行中，先按上面的方法设置基础PID，然后去飞，感觉到飞机不跟手，就继续加D set point 值。因基础PID已经调整好，如试图通过增加P值来提升响应速度，可能会引起飞机震荡，那么只能通过增减D setpoint weight，提升过冲，让穿飞机更快响应指令（此段落适用于低版本固件的调参）。最后进入BF调参软件设置好PID参数，出去飞！6、D min的设置:D min的作用是动态调整D值，在平稳飞行时，都希望飞机的D值偏低，飞机变得顺滑，响应较快，虽然会带来一些振动；但当飞机动作有大幅度姿态改变，如快速垂直下降，会出现洗桨现象，D min就会瞬间提高D值，比正常值也要高，抑制快速抖动，让飞机快速锁定到目标姿态上。D min由roll、pitch、yaw三个轴向上的参数组成。D min可解释为最小D值，可小到什么程度。PID设置界面中的D min前馈增益Gain或Feedforward，设置D增益的最大值，以及达到最大值所需要的时间（20-129，数值越大，越快到达增益目标）。增益解决在快速打杆时D值的增加强度，D最大可以大到多少，设置为零将禁止该功能。这对快速翻转的花飞动作来说，设置了高Rate值，振荡问题将会得到改善。如果PID调校得非常好，也可以不使用D min，这需要在飞行过程中进行调整。RATE类型，就是控制风格，根据不同的控制风格选择不同的类型。这里可以设置不同风格下的最大角速度，默认值500-667°/S，花飞机型可以设置到1300°/S。这个设置使飞机在姿态角度变化时，动作变得异常敏感，在翻滚动作中特别明显。Rate设置数值决定角速率本小节内容来自https://www.bilibili.com/video/av86498297/?p=5&spm_id_from=pageDriver7、TPA图谱throttle%：TPA是一个界限值，当油门量超出TPA设定值时，PID会按照一定的百分比例量减小，灰色波形就是油门在时间上的变化值，红色线为当前TPA的设定值；采集飞行数据时，一般TPA设置为0，尽可能地让油门,0-100%范围都有拉动。TPA在BF调参软件里的设定是0-1的变化（0-100%）, TPA越阶的值限于1000-2000范围，也是油门的数值范围，TPA值通常设定为1600左右（油门中位为1500），一般大于40%油门后电机力量会更大，需要一套不同的PID来控制。下图为油门分布、ROLL横滚摇杆量与陀螺仪姿态摆动曲线图，从橙色与蓝色曲线中观察摇杆指令与陀螺仪跟随情况，观察飞机在roll、titch、yaw三个轴向是否跟随遥控指令做动作，姿态是否符合摇杆指令要求。油门、ROLL横滚摇杆量与陀螺仪姿态摆动曲线图本小节内容来自https://www.bilibili.com/video/av86498297/?p=5&spm_id_from=pageDriver8、TPA的参数调整当油门值较小时，电机输出的力量比较小，飞控采用小力量的PID参数即可满足飞机的姿态动作控制的要求；当油门变大后，电机输出的力量变大了，如继续用小力量PID控制飞机，将无法满足对于飞机姿态的控制，此时飞控将采用另一套PID数据来控制飞机姿态，这个分界线就是TPA越级线，TPA参数的设定有利于区分大小油门下的飞行意图。飞机在电机力量小的时候使用原来大的PID参数，飞机电机力量大的时候就使用更小的PID参数。这两套参数关系由TAP值所决定，如下图所示，TPA 25%、TPA起点1500，表示当油门值大于1500时，TPA所有值下降25% 。BF调参中的TPA百分比数值设置TPA起始点，是当油门达到该值时，启用TPA参数。油门大的时候，电机输出力量就更大，更容易造成过冲与回调之间的来回振荡调整，导致飞机暴躁难于控制，此时启用TPA，使控制变得更容易。TPA是针对油门的越阶数值来设置的，建议起始点在1400-1600之间选择。如下面的油门越阶，当油门处于33%时，第一次出现了一串黄色线，说明飞机产生了较大的抖动，这个黄色线的位置就是TPA越阶线位置，这样就可以推算出TPA的数值。油门值通常为1000-2000范围，有效行程数值就是1000，油门值的33%就是330，那么TPA油门值就落在1330，意思是当油门达到1330值时，PID力度值就开始变化。遵循规律是电机动力强劲、飞机轻、推重比大时，TPA油门值就需要设置得更低。油门越阶色块分布图9、经验分享根据TPA越阶特性，建议花飞的飞机不要做的太轻，尽量让TPA油门越阶值落在1600左右，只有飞机重量大一些才能压住飞机的抖动，飞行动作才比较顺滑，PID也就好调些。如果飞机太轻了，飞机在做抛物线动作时，也不会抛得太高，滞空时间就变少了，不利于做动作，经验表明，5寸花飞的飞机，起飞重量在550-650克之间是比较适合的；如果需要快速响应和转弯更快，可以使用更轻的机架。本小节内容来自https://www.bilibili.com/video/av86498297/?p=5&spm_id_from=pageDriver第四节 ：关于PID参数设置相关概念PID分析就是分析你使用遥控器输入“你命令无人机去做什么动作”，与最终 “你的无人机真正做到了什么程度”这两个数据的比较结果。最终需要有一组符合飞机性能和飞行习惯的PID参数，去控制飞机按照遥控器指令做动作，飞机完成的动作既不过冲，也不拖沓无力，对误差修正快速有效。P是控制器的比例增益。增加它会使控制器反应更快，但会导致不必要的振荡和过冲。D是P的抵抗器。它经常被错误地称为“阻尼”（描述它在一定范围内的作用），而正确的名称是“导数”。它作用于变化率（即导数），从而抵消高P产生的快速变化。过高的D会导致系统扰动时的不稳定性和振荡。第四章
黑匣子飞行数据查看软件使用基础第一节
软件启动与读取日志文件安装完成后启动Betaflight Blackbox Explorer软件，将飞行数据文件用鼠标直接拖入软件界面中，或者点击软件中Open log file/video按钮，选择飞行记录文件。Betaflight Blackbox Explorer软件启动界面读取飞行日志文件后，软件窗口发生了变化，点击软件界面右下角的Graph setup按钮，设置需要显示的电机转速、陀螺仪姿态数据。点击+Add Graph按钮，添加电机、陀螺仪数据。备选项有motors电机、Gyros陀螺仪、RC Rates遥控器等，通过添加不同的数据选项，加载不同数据窗口。电机、陀螺仪、RC数据显示窗口点击View/hide analyser display加载噪声振动频率窗口，zoom可最大化。噪声窗口加载按钮 噪声频率波形显示窗口第二节、振动噪声与滤波器关于低通滤波器，这里涉及到高频衰减3dB的单级和双极滤波以及陷波器。下图简要说明了低通滤波器的原理和分类。低通滤波器类型和作用PT1和BIQUDA滤波器的区别陷波滤波器的作用BF调参软件动态滤波器的设置界面TP1滤波器类型是一个小斜率的滤波器，它的压制力度较弱，但带来的时延相对于BIQUAD类型滤波器要小很多。如果电机轴和桨不平衡，造成一定的振动，或者是机架谐振导致的采样噪声，可使用BIQUAD类型的滤波器来压制噪声，在采集源头上做噪声滤除，尽量少地将噪声送到下一级运算器中去。关于滤波器的斜率和陷波器概念，同学们可以通过一些搜索引擎，查找关于它的知识点，补充一下认知，将一点一滴积累的基础，作为向穿越机专业方向前进的助力。电机振动噪声波形
两种类型滤波器压制力度对比在振动噪声窗口中观察到凸起的振动频率，分析它的分布情况，将这个凸起振动的中心频率和最低频率记录下来，到BF调参中设置滤波器和陷波器，将它压制滤除，只让电机执行有效的指令，不去执行无效的振动，电机也不那么容易发热，续航时间变长，操控跟随感也得到了提升。在设置滤波器的时候，也要充分考虑操控手感，对于高频振动信号，不是滤除越多越好，滤波器的使用往往带来操控意图与执行结果上的延迟，实际上，越是跟手的飞机，使用的滤波器越少；反推一下，使用更多滤波器的飞机，可能在机架、电机、桨叶这些硬件中，有更多的硬件缺陷，导致产生了严重的振动噪声。无论选择那种滤波器类型来压制振动噪声，都要在操控手感和噪声削减之间权衡和取舍。滤波与延迟关系图滤波延迟图片来源于https://www.bilibili.com/video/BV1h3411W7K2/?spm_id_from=autoNext&vd_source=7d8c5dc8506bc7e775de894559598e53在黑匣子日志查看软件中，最大化振动噪声波形显示窗口，点击电机或者陀螺仪中的颜色块，查看各电机的振动噪声和陀螺仪轴向振动噪声，在这个窗口中可以看到振动噪声的频率，100Hz以下的基本都是有用的噪声频率（包含指令、相位相关频率、无用谐振等），100Hz以上的如果有明显山峰，则需用滤波器和陷波器压制。通常穿越机不能将滤波器低通频率设置在100Hz以下，如果这么做了，可能会导致飞机难于控制或者在特定条件下造成飞机失控的事故（莫名其妙摔机）。振动噪声频率波形显示窗口如上图的60Hz-85Hz之间，有一个较为凸起的山峰，使用了一个中心频率为80Hz，最低频率为65Hz的陷波器，但这个陷波滤波器未能完全滤除振动噪声。考虑到这个区间的震颤可能导致升力损失，在陀螺仪硬件滤波器中可使用BIQUAD类型的大斜率滤波器，BIQUAD类型滤波器压制更严格，当然也会带来一些操控信号与执行输出之间的时延，如果不是因为机架低频震颤而导致的振动噪声，没有必要使用它。第三节、Betaflight Blackbox Explorer波形查看软件另一个作用黑匣子查看软件还可以用于分析飞机姿态锁定状态。通过观察电机的转速变化曲线图，可以看出飞机是否使用了合适的PID参数，当看到如下图示时，曲线上有许多小波浪线，这是电机在快速调整转速，试图让飞机姿态稳定，此时所设定的PID参数不合适这台飞机，飞机无法稳定于目标姿态1，这时电机也会比较烫。电机转速和陀螺仪姿态曲线中有小波浪当波形观察窗口中的曲线变成下图所示时，电机转速变化和陀螺仪曲线上没有了小波浪出现，飞机姿态稳定度好，很容易稳定在目标姿态1，此时电机不容易发烫，飞机动作干净利落。电机转速和陀螺仪姿态曲线中没有小波浪通过这两个图的比较，可以解决一些因PID参数不匹配，造成的飞机姿态抖动、不跟手、电机过热、耗电大的问题。当然，黑匣子查看软件在PID调整工作中，并不能给我们带来具体直观的PID调整依据，调整PID的工作还是由PID越阶图形工具来承担比好高效。本软件的不同版本支持的BF固件版本也不同，这点需要大家注意。第五章
PID toolbox越阶频谱软件的使用基础第一节、PID toolbox越阶频谱软件PIDtoolbox是一个飞控黑匣子飞行日子查看软件。PIDtoolbox用于穿越机PID的细节微调参考，以期让飞机达到最佳的飞行性能。PID toolbox软件支持BF固件飞控和INAV固件飞控的飞行记录文件分析，依照不同的飞控固件所生成的飞行记录文件，在软件右上角Control Panel下选择不同的飞控固件类型，点击Select按钮打开飞行记录文件，计算结果如下图，这是几个轴向的陀螺仪姿态和油门的时间变量曲线图，PID调参分析时不太用到这个图。此图主要观察姿态Set point设定值（输入值）与Gyro完成值（输出值）得曲线，是否重合，进而分析本次测试飞行的PID参数是否接近理想状态。安装：运行软件前需要将PIDtoolbox.exe软件复制到数据计算软件的main文件夹中，并安装Matlab Runtime程序；安装方法是在Runtime_installer文件夹中运行在线安装程序MyAppInstaller_web.exe，等待下载完成，文件下载至100%后会自动进行安装。安装完成后在main文件夹中运行PIDtoolbox.exe并稍作等待，软件启动需要一点时间，依据不同的电脑配置情况，启动过程在几十秒至一两分钟不等。说明：blackbox_decode.exe是PIDtoolbox的数学计算器，PIDtoolbox.exe必须与它在同一个文件夹中，才能正确运行。PIDtoolbox的使用说明1、在线安装环境计算引擎，MyAppInstaller_web（也可直接下载本文件夹中的MCR_R2017b_win64_计算软件环境9.0.3.exe软件安装），软件在前面本软件简介的网盘链接里。2、运行pidtoolbox_v0.55_win/MAIN/的PIDtoolbox.exe文件，3、通过教程链接学习如何使用软件，4、修改更合适你飞机的PID参数，5、继续测试飞行，记录日志文件，分析，直到满意为止。 软件安装特别说明（运行环境）：最近有部分网友在安装软件上反馈了一个问题，就是无法使用MyAppInstaller_web来下载计算环境软件，出现错误提示，导致软件无法运行。经过我测试，部分电脑的操作系统因为缺少DLL文件导致在线安装软件运行错误，有些是网络安全设置引起，为了让大家能够顺利使用PIDtoolbox软件，先将运行库软件下载到网盘里，版本是9.0.3，对应0.55版本的box软件，在使用前请先安装软件运行环境，MCR_R2017b_win64_计算软件环境9.0.3.exe，软件1.3GB，安装完占用硬盘为2.7GB左右。PID toolbox越阶频谱软件界面设置：飞行日志采集时，建议使用1-2K采样率设置，除非飞控的陀螺仪采样参数小于2K，也不建议使用更高的日志采样率，过高的日志采样率会导致计算的时间变得很长。飞行日志采集的数据时，建议将陀螺仪采集通道设置为无滤波状态，命令行set debug_mode = GYRO_SCALED；在新固件中如有使用RPM滤波的话，也请关闭它，这样才可以记录电机通道的正确数据，电机通道的调试模式应当是DSHOT_TPM_TELEMETRY（本小节内容部分来自PIDtoolbox Wiki原文翻译）。软件右侧有不少按钮，可以对飞行日志做更详细的分析，试着去使用并理解它们的作用，如振动、油门、PID越阶等，它们所显示的数据都以deg/s（角度每秒）为单位。第二节、PIDtoolbox频谱分析仪PIDtoolbox有着完善的日志查看与计算分析窗口，在主界面窗口按钮Spectral Analyzer（频谱分析仪）的功能窗口中，选定需要显示的数据通道，点击Run按钮运行计算，将相应的通道频谱显示在窗口中（可用键盘的CTRL键连选两个通道）。如下图的陀螺仪全频谱波形图，在Power spectral density（dB）功率噪声值上，将0-500Hz和0-100Hz频率的噪声分布分别进行了显示。Spectral Analyzer窗口中的陀螺仪与Dterm噪声分布图这个图显示的变量曲线，是噪声频率，如果不太习惯使用这个图，可以点击右侧的Freq x Throttle频率与油门进入瀑布图观察窗口。Freq x Throttle频率与油门瀑布图最左侧竖着的三个图，是陀螺仪滤波前的振动数据，第二列是陀螺仪滤波后的数据，第三列是Dterm滤波前的数据，第四列是Dterm滤波后的数据。如上图的Freq Throttle频率与油门关系图，将0-500Hz频率与0-100%油门关系对应绘制了陀螺仪采样的振动频率分布图谱。如下图的频率与时间关系图谱，绘制了ROLL、PITCH、YAW轴向上0-500Hz陀螺仪采样频率与0-100秒时间上的振动噪声分布情况。频率与时间关系当然，如果是设置滤波器参数，还是建议使用BF黑匣子查看软件协助分析。如下图Step Response Tool阶跃响应工具，可以显示R P Y 三轴的PID响应时间变量曲线，这是用于PID分析的主要图形，用它来作为PID参数分析依据。在这个三个轴向上，YAW偏航轴的力量是比较弱的，这是多旋翼飞机的结构主要特性之一，这里不用去苛求它有完美的曲线，甚至可以忽略不看，PID值用默认参数即可。Step Response Tool阶跃响应工具着重看ROLL横滚轴和PITCH俯仰轴的曲线，右侧的两个图框靠左的一个中间的点为最大值，点击它可以看到曲线最高点的值，如1.385；如将鼠标在左侧的曲线上进行点击，就可以展示该处的数据。最右边的图框，中间的点显示的是延迟的时间，单位为毫秒ms。右侧选项中的Single Panel，是将三个轴向的数据曲线在同一个窗口中进行显示，更便于进行数据的快速分析。选项Single Panel多数据同窗频谱窗口可以显示的选项包括Gyro（陀螺仪）、Gyro unfiltered（原始陀螺仪、PIDerror（PID误差）、setpoint（设定值）、Pterm、Dterm、Dterm unfiltered（原始Dterm）、Motor（电机输出）、RPM（仅当调试模式设置为DSHOT_RPM_TELEMTERY有效）。第三节、振动频率及各种滤波手段图谱窗口中查看0-100hz内的频谱数据，可以看到在20Hz处出现黄色虚线。噪声瀑布图这是“有效指令”内的动作（20Hz以下的振动频率是真实飞行 “需要的”动作），以及“非指令动作”（20-100Hz这个频段内看到的如洗桨、中油门振荡、其它振动）。人们总希望在20-100Hz内看到很少的振动，一些轻微振动是正常的，但振动太多则可能表示此亮斑下包含有无效的振动。虽然分析如此，但不建议将滤波器低通截止频率设置于100Hz以下，这是因为一些与相位延迟相关的原因。分析100Hz以下的频谱图，可洞悉这个低频振动、中油门振荡等问题，可用于搞清楚飞机各种洗桨的情况。RPM滤波器处理电机噪声：RPM滤波器用来处理电机转动带来的振动噪声电机噪声通常是最为严重的噪声来源，它可能由于电机的制造缺陷或者桨的质量问题引起，它会在电机的任何转速上给陀螺仪采样带来噪声，开启RPM动态滤波器，它会自动依照电调给的电机转速数据来扫描并处理电机旋转所带来的振动，如果机架设计合理，组装好的穿越机多余的噪声很少，就可以更少或者不使用滤波器了。机架共振噪声需要使用动态陷波器处理，陀螺仪噪声用陀螺仪动态滤波器来处理。RPM滤波器是一个有效且重要的滤波器，关于如何使用它，需要同学们花点时间去专门研究学习，本文中没有对其做详细讲解。D-Term滤波器处理高频振动噪声：竖直出现的噪声分布要用D-Term滤波器处理陀螺仪采样的姿态数据中，通常会混入一些因为气流或机架的振动而产生的高频噪声信号，如果不将它滤除，在下一级放大处理时可能会覆盖正常的PID回路信号，造成飞机无法操控的现象，这里就需要开启Dterm滤波器来进行高频滤波。由于航模级别的陀螺仪器件并非一个理想器件，导致采样中的高频振动信号也被采集了，D-Term噪声的出现是一种必然，所以在滤波器的使用中，必须开启T-Term滤波器，否则飞机没法正常控制。D-Term噪声用静态滤波器来处理。滤波器学习和使用的一些经验：学习过程如下图左侧顺序，滤波设置如下图右侧顺序，可以尝试在命令行cli窗口中输入RPM滤波的最低频率设置命令行，设置RPM滤波器滤波频率上升区间的参数，解决中低油门时RPM带来的打杆延迟的问题。调参过程中滤波器的使用调参过程中滤波器的使用要使用RPM滤波器需要做以下设置：在BF调参软件设置中打开RPM滤波-打开双向DShot-电调板写入支持RPM滤波的固件（如16.8版本固件），再去数数电机转子上的磁铁数量并设置（如磁极数14），将飞控的一个端口用于和电调通信并设置好对应参数，最后设置陀螺仪采样为双4K，F722或745单片机的飞控可以选择陀螺仪双8K采样。在BF调参的电机页中能看到电机转速数据，就说明RPM开启成功了，最后再设置合适的RPM滤波器参数。RPM滤波器滤除电机转动带来的振动噪声RPM滤波器的最低频率一般是100Hz，挺长电机噪声是从100Hz开始的，它随着油门增加而不断升高振动的频率。动态陷波滤波器：如果没有看黑匣子数据的振动情况，就开一个动态陷波器，默认Q值和最低、最高频率，最低也不要设置在100Hz以下。像下方右侧的途中所示就需要设置一个动态陷波滤波器。动态陷波滤波器和噪声分布图低通滤波器设置：用RPM滤波器和动态滤波器处理完大部分噪声后，剩下的都是高频噪声信号，要使用低通滤波器来压制它们。因为D-Term会特别放大高频噪声，所以，这是不被允许的，上图的高频噪声会出现在电机噪声右侧300-600Hz处，这是一定要滤除的。低通滤波器滤除剩余的噪声关于滤波器的知识，如果英文语言过得去的同学可以在以下链接视频中学习：https://www.bilibili.com/video/BV1UL4y1T7H1/?spm_id_from=pageDriver&vd_source=7d8c5dc8506bc7e775de894559598e53关于滤波器的英文讲解视频接图下面的连接是关于PID调参的讲解视频，中文，PID的使用基础理论，本文是作者学习的笔记，大部分内容来自这个视频中，只针对部分内容做了小幅归纳和修改，文中的错误在所难免，你在使用中可忽略这些错漏。https://www.bilibili.com/video/BV11i4y1m7g2/?spm_id_from=pageDriver&vd_source=7d8c5dc8506bc7e775de894559598e53PIDtoolbox陀螺仪与Dterm噪声频率：PIDtoolbox一个独有的功能是，可以在图上叠加数据结果，这样就可以客观而精确地比较日志文件。频谱图中的“min”和“max”两个值，是指定频谱范围内的平均值和最大值。在完整的500Hz模式下，计算平均值和峰值的范围是0-500Hz（已覆盖大多数穿越机的电机主要噪声频段）；当处于<100Hz模式时，计算平均值和峰值的有效范围是20-100hz（非有效指令振动范围）。PIDtoolbox陀螺仪与Dterm噪声频率值第四节、PID误差分析工具PID误差是输入（你希望飞机做什么）和输出（飞机实际上干了什么）间的差。具体来讲，输入称为设定点setpoint（基本是将RC指令转化为以deg/s为单位的信号），输出是陀螺仪对于飞机运动的响应。因此，理想的飞机是能够将PID误差最小化的飞机，这使得PID误差分析成为衡量飞机性能的另一个很好的指标。第五节、越阶响应分析工具没有阶跃响应分析工具PIDtoolbox的参与，PID分析工作就是不完整的。阶跃响应分析功能提供了检验飞行器参数的客观测量方式。其他人已经对阶跃响应的调整做过了很好的说明和详细解释（见下图），所以在这里将不做详细介绍。这里将主要介绍这个工具的新内容和不同之处。首先，点击日志查看器中的“Step Resp tool”按钮，去显示有关响应质量的详细信息，包括峰值、峰值时间、过冲百分比、上升时间和稳定时间。与往常一样，良好调参的目标是让阶跃响应尽可能快地跟踪设定点，而不会出现过多的过冲和过冲后的回弹。因此，调参的目标是，有一个快速的上升时间和峰值时间，没有太大的过冲和能快速稳定到1的稳定时间。阶跃响应由PID决定，较高的P增益会产生更多的过冲、更快的上升时间和更早的峰值时间，但可能会引起振荡或者造成果冻效应，这些振荡在时间上非常靠近彼此。增加D的增益往往会抵消这种情况，并且通常会减少过冲和振荡，但也会导致上升时间和峰值时间变慢。如果P太低、D太高，则初始峰值可能无法达到设定目标1，并且，在这种情况下，峰值可能在曲线中出现得相当晚。PID阶跃响应曲线重要的是，很多的Betaflight新功能也可能会影响阶跃响应（例如前馈D_Min，它会根据需要实时动态调整D的增益）。以下是另一个比以上示例有更高的D增益的示例。与之前的示例相比，请注意过冲已减少，但上升时间和峰值时间也更慢。请暂时忽略YAW偏航的弱弱表现，因为我们一般不会做快速的Yaw轴运动，如有必要，在日志记录时就得去做航向快速扭转。PID阶跃响应曲线PID调整实战：对于PID的调整，因为D值关乎到电机的力度，D过小飞机没力做不了预期的动作，无法处理洗桨，飞机不跟手；D过大会导致电调和电机过烫，飞机振荡得厉害。所以，在PID调整的过程中，D值是最重要的，在不出现电机过热和振动的情况下设置了正确的D值，就很容易获得最佳PID参数。调整D值时需要将飞机的挂载都加上去，就像平时飞行一样，让飞机保持固定的起飞重量，飞机的不同重量对设置参数是有影响的。调参是可打开BF调参的专家模式，会出现更多的滤波滑块。在寻找D值得测试中需要将动态阻尼Dmax滑块向左滑动到0位置，这样更容易找到最佳D值,寻找D值得试飞中，每次向右滑动0.1的主乘数滑块，注意电机声音、飞机抖动、洗桨情况、电机温度，每次降落后检查电机温度，在电机温度较高的平稳状态下，将主乘数滑块向左滑动0.1，就是理想的D值了。如果电机一直都不出现发热现象，那就要看手感了，找到最佳手感即可。滤波滑块滤波滑块接着就是找PD平衡比例，将摇杆增益FF滑块向左拉到最低，每次增加跟踪P&I增益0.1的值，试飞并记录黑匣子日志文件，用PID Toolbox软件来分析，找到PD平衡的值。PID调整结束后记得将关闭到零的几个滑块都还原到中间默认位置哦！PID越阶图最后调整I值，过低的I值，在PD累积误差消除过程中的作用是很漫长的，无法及时消除误差，导致飞机姿态不能快速稳定到1状态，过高的I值又会导致PD作用失衡，飞机姿态在1附近快速地来回调整。在试飞时，合适的I值在急转弯时几乎没有振动和洗桨现象的发生。调整过程中尽量保持PI比例，尽量避免单独去调整I值。也可以使用I值释放参数的设定，来修正过高的I值带来的异常振动噪声和一些其它问题。I值是积分，它会根据PID误差来累积，如果摇杆晃动过快，陀螺仪来不及响应这么快的变化，I值释放就能够避免I值累加。一般I值释放可以设置在12-15数值。I值释放PID控制器对于PID调参的分析，掌握几个主要的辅助工具软件的使用时必须的，除非你觉得已经很满足现在的飞机反应，没必要去将它调得更好。PIDtoolbox分析软件的功能十分强大，本章内容只给大家简单的介绍其中一部分主要功能应用和使用方法，感兴趣的同学可以多安排点时间研究深入一些。文章内容大部分来自以下链接，如你想更多地了解关于PID调参的知识，请参考https://www.bilibili.com/read/cv2383761/Chris Rosser YouTube主页：https://www.youtube.com/ChrisRosserhttps://www.bilibili.com/video/BV11i4y1m7g2/?spm_id_from=pageDriver&vd_source=7d8c5dc8506bc7e775de894559598e53文末总结这些PID调参工具软件不是一个傻瓜软件，需要具备一些调参和试飞操控的基础，及一些实践使用经验，调参的过程就是飞-->记录数据->算图看图像->调整参数->再飞。掌握调参相关软件的使用需要有一个学习的过程，预估有基础的些大致可以用一周左右的时间来掌握，没有相关基础的同学需要几周时间恶补一下PID控制基础的知识。看不懂，听不懂是正常的，你需要一定的时间来学习理论、去实践，然后才是掌握这些调参工具的使用。如果你仍然觉得这个学习过程不是特别愉快，请保持默认一切设定去飞行即可，默认参数已经非常优秀了，只是这些PID调参工具可以让你飞的比默认参数更好一些。如果你对于操控都很生疏，那么请多去飞，当你觉得默认参数已经无法满足你的飞行需求了，可以参考本文的学习思路，去试着调整你的飞机滤波参数，试图找到更适合飞机的设置数据，祝各位飞行愉快。请多关注飞行技术的提升，让硬件和技术为飞行服务！https://www.bilibili.com/video/av86498297/学习参考BILIBILI视频链接滤波基础UAVtech - Filtering fundamentals https://www.youtube.com/watch?v=A09sprstYqI&t=262s调参和阶跃响应UAVtech - Tuning and the step response https://www.youtube.com/watch?v=c4MXUX2IDE0&t=134s同时也鼓励大家前往https://github.com/查看穿越机飞控开源相关的第一手信息与资料。注1：Matlab计算软件MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于数据分析、无线通信、深度学习、图像处理与计算机视觉、信号处理、量化金融与风险管理、机器人，控制系统等领域。 MATLAB是matrix&laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室），软件主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式。MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指，可进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。MATLAB在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA的支持。附件：穿越机常用软件下载地址BF地面站https://github.com/betaflight/betaflight-configurator/releasesBF固件https://github.com/betaflight/betaflight/releasesconfig文件https://github.com/betaflight/unified-targets/tree/master/configs/defaultBLHELI支持双向DSHOT固件https://github.com/JazzMaverick/BLHeli/tree/JazzMaverick-patch-1/BLHeli_S SiLabs/Hex_files_16.8/Hex_files_16.8_48kBLHELI 16.7固件https://github.com/bitdump/BLHeli/tree/master/BLHeli_S SiLabs/Hex files
16.7所有BLHELI固件https://github.com/JazzMaverick/BLHeliPID调参辅助软件相关下载链接https://pan.baidu.com/s/1jkoHycLfl2j1EeWtf5w6_Q?pwd=918u 如需填写提取码bbbb-----------------------------------------版权声明：文中涉及的相关知识点，版权属于原创作者，本文并未要求拥有版权，虽然原文的作者自愿进行网络分享，你可以使用在个人学习中，但你不能用于商业培训和销售盈利，如需要这么用，请联系原文作者进行授权，这与本文作者并无关联。本文作者的联系方式在文章的开头与结尾处，非商业应用对本文的转载，无需申请授权，但请注明文章出处和作者信息。关于论文参阅：本文为非严谨科普学习笔记分享资料，其中的内容并不建议你用在自己的论文中，因为这可能带来错误的知识传播。关于穿越机技术的相关资料引用，请直接使用项目的WIKI中的内容，那会更准确和权威。本文可以用于个人学习过程中，作为参考资料，你可以随意使用，作者也不要求版权和经济回报。本文是开源项目中的自由分享文章，你不能套用于你的相关论文中，使它成为一个人独有的东西，请遵循开源精神，将知识进行免费传播。如果你的论文实在不知道该怎么写下去，那就换个课题，一知半解的抄不如专心致志地研究，那才是你真正学到的知识，才是对社会进步贡献的自己的力量。使用约定：本文中的某些不确定错误之处，可能给你带来疑惑或者不确定的损失，使用本文代表你已经同意这些错误的发生及后果，你不会通过法律手段向作者索取任何赔偿，如果不确定你是否能遵守这个决定，请你立即放弃使用本文！不管苍天饶过谁，但请你饶过我，我就是一个苦哈哈的技术宅，没什么油水可捞，相信我，你会得到永生！对于文中的错误之处，请告知订正，后续版本作者将对其进行修正，惠及天下穷苦大众。更新日志：此资料最后整理完善于2022年12月21日，本文作者weixin是bbsgyd，欢迎交流。感谢先行者们的视频和图片，如果你对文中的内容感兴趣，可以通过文中的链接，观看原视频内容，学习关于PID调参软件的知识。

一、60A 4合一电调装机后，上电电机没有提示音、无法连接软件？1、提示音分别为前段和后段，没有后面的提示音可能是电调和飞控之间连接有问题。2、如果完全没有任何提示音，需要检查供电以及各线束是否连接正常。3、确认各线束及供电正常后，检查飞控和电调固件，重新刷写飞控、电调的固件和飞控配置。4、如无法连接软件或无法刷写固件，请查看电脑是否安装驱动。5、如无法查看到驱动及对应端口，需更换数据线或电脑。6、之前有用户自己做过一些处理（防水、加绝缘胶等），导致电调损坏，未经厂家同意不得擅自改装！7、在配置界面中检查油门协议是否已设置。8、以上方法都无效，请及时联系飞盈佳乐官方客服售后。二、Raptor S-Tower F3 12A飞塔无法连接Blheli-S调参软件？1、需要选择连接方式，在连接方式选项中选择E选项即可。2、需在调参软件的左下角选择对应的COM口。3、如无法显示COM口需要更换数据线或安装驱动。4、检查电调是否上电。三、Raptor S-Tower F3 12A飞塔，连接飞控没有图像，图传和摄像头直接连接有图像显示？1、检查接线是否正确（一般都是接线问题）。2、接线正确或无法确定是否正确，请联系飞盈佳乐官方客服售后。四、推动遥控器摇杆，BF中的接收机界面没有反应，没有连接上接收机？1、确认遥控器与接收机是否对频。2、需要在端口界面中，设置对应的UART端口（一定要勾选所焊接的端口）。3、在配置界面的接收机设置中，选择对应的接收机协议即可。五、用60A 4合一电调配PX4飞控，为什么无法连接BLHeli-32软件？1、BLHeli-32是无法识别PX4飞控的。2、如需调试电调参数，需单独购买烧录器或更换调参软件可识别的飞控。