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Una parte esencial del rendimiento de los drones son los PIDs. Muchos de los software actuales para controladorass permiten ajustar los valores de los PIDs para mejorar el vuelo.

En este post hablaremos sobre que son los PIDs y cómo afectan a la estabilidad en vuelo de los drones. También veremos una pequeña guía de cómo tunear los PIDs para dejarlos funcionando correctamente.

¿Qué son los PIDs?

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Los PIDs son parte de la función de controladoras de vuelo que llevan nuestros drones. Básicamente, esta función le dice a los motores como de rápido tienen que girar los motores, ya que en realidad, es la única manera de conseguir estabilidad en un drone o quadricoptero.

PID hace referencia a proportional-integral-derivative. Mediante una serie de cálculos el sistema cerrado intenta conseguir el resultado real lo más parecido al deseado ajustando el input que le damos. Corrige los errores y el proceso vuelve a comenzar.

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Estos cálculos se encuentra basados en 3 algoritmos: P, I y D. P depende el error presente I de la acumulación de errores pasados y D es la que predice futuros errores basados en rato de cambio actual. En la práctica, cada uno de estos 3 parámetros afecta  a las características de vuelo y estabilidad del drone. Los valores de P , I y D  aparecen de forma numérica en el software de la controladora de vuelo, los cuales, nos dan posibilidad de ajustarlos. Estos valores son realmente el coeficiente de los 3 algoritmos mencionados anteriormente. Cada uno de los coeficientes cambia la influencia de los algoritmos en la orden final para los motores

Como ya sabréis, un drone o multirotor puede rotar en 3 ejes. Para cada uno de estos ejes existe un controlador PID que lo gestiona. Por lo tanto, podemos decir que existe un conjunto de coeficientes de PID para Pitch (3), Roll(3) y Yaw (3), o lo que es lo mismo, 9 valores que se pueden ajustar.

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Cuando modificamos los valores PID (ganancias) tiene por consecuencia efecto sobre el comportamiento del drone en el aire.

Ganancia de P

Se trata del valor fundamental en la configuration de PIDs. Esto es debido a que el drone puede volar solamente ajustado los valores de P sin tocar los I y D. El coeficiente determina el la fuerza de corrección. De esta manera, a mayor valor más sensible el drone reacciona al cambio angular.  Si por el contrario, el valor es muy bajo, el drone mostrará un comportamiento más suave y torpón. Con P alta podemos llegar a tener sobrecorreciones y oscilaciones visibles en nuestro video de vuelo.

Ganancia de I

La I influye en la precisión de la posición angular. Una I alta es recomendable para días de vuelo con viento. Si volamos con una I baja es probable que el quad no sea capad de mantener la orden y empiece a “derrapar” en el aire ya que no puede mantener el ángulo de rotación. En un entorno ideal, la ganancia de I no debería ser necesaria, pero en la práctica hay muchas variables que afectan al vuelo del drone, viento, gravedad… Como contraposición, una I demasiado alta hará que notes tu quad  rigido y que no responda tan bien a tu a los movimientos de tus sticks

Ganancia de D

La ganancia en D funciona como un  amortiguador y reduce la possibles sobre correcciones de P. El objetivo de D es conseguir que tu drone vuele de una manera más suave y minimice oscilaciones.  Por otro lado, un valor muy alto de D puede inducir a vibraciones en tu drone debido a la amplificación del ruido.  Si la orden que se manda a los motores para girar rápido o lento tiene un ratio muy rápido, puede que el motor no pueda soportarlo, causando al final un sobrecalentamiento del mismo. También, los valores altos de D pueden llegar a causar latencia en el manejo del quad.

Entonces, ¿Cómo ajustamos los PIDs para nuestro Drone?

Antes de nada, deberemos tener en cuenta lo siguiente. Siempre es recomendable realizar los ajustes sobre los pids en modo Acro. Asegúrate de que el centro de gravedad del quad es el correcto. Es importante dejarlo lo más equilibrado posible para no tener que realizar ajustes a posteriori

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Para empezar podemos utilizar los PIDs que vienen por defecto en la controladora. Los Pids de serie de Betaflight y Kiss suelen funcionar bien para un primer test.

En el campo de vuelo, empezaremos a volar el drone de forma tranquila y pausada para ver cómo se comporta. El objetivo es identificar comportamientos no deseados en el drone y ajustar los PIDs para corregirlos. Si por ejemplo el drone vuela de forma inapropiada (excesivas vibraciones) podemos corregir los PIDs desde valores más bajos. En este caso deberemos bajar los valores de seire a la mitad o más para ver si de base son demasiado altos para nuestro drone.

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Hay que ajustar cada uno de los ejes cada vez. Es recomendable empezar por roll luego pitch y finalmente yaw. Dentro de cada eje, empezamos por la ganancia de la P, luego la D y por último la I. Como ya hemos mencionado, cada uno de los ajustes en las ganancias afecta al resto, asi que al final tendréis que vovler a ajustar todos ellos.

El “truco” está en encontrar el punto donde nuestro drone vuela bien tocando los valores arriba y abajo. En el momento que pensáis que el drone tiene un vuelo estable y acorder a lo que buscáis, es el momento de guardar los ajustes antes de seguir tocando más valores. Ahora ya podéis empezar a jugar con los valores sin miedo a perder la referencia donde el drone empezaba a comportarse correctamente.

Ajuste de la ganancia de P

Empezamos con valores bajo de P y vamos subiendo poco a poco. Al principo el drone puede comportarse con lentitud de reacción. El objetivo es ir subiendo poco a poco el valor hasta aproximarse al punto con oscilaciones mínimas cuando hacemos giros. Si la P es muy baja las oscilaciones son lentas al igual que si la P es alta las oscilaciones son rápidas. Hay que buscar el punto donde el drone responde bien y con agilidad a nuestros movimientos sin que haya vibraciones. También podéis escuchar los motores y ver si existen “espasmos” , lo cual, no se aprecia en el video.

Ajuste de la ganancia de D

Cuando empezamos con los flips y maniobras más agresivas, es probable notar sobrecorreciones al final de los movimientos.  Empezamos subiendo la D lo justo para eliminar las sobrecorrecciones. Esto hace posible tambien reducir la perturbación aerodinámica creada de por la hélice (Propwash) o efecto de  guiñada adversa.

Ajuste de la ganancia de I

Para la I, empezamos igualmente desde abajo. Ladea tu drone a izquierda y derecha para ver si mantiene el ángulo. Haz lo mismo hacia delante (pitching). El objetivo aquí es observar que el drone mantiene el ángulo que le ordenaste tras soltar el stick.

Para el ajuste de Yaw, se necesita un ajuste adicional separado. De base funcionan los ajustes de serie pero siempre requiere mejoras.  Una P alta en Yaw hace que el drone se sienta más preciso y una P alta no supondrá a su vez muchas vibraciones con el caso de Roll y Pitch. En cuanto a la ganancia de la D debe de añadir una mayor suavidad al final del final de una rotación de yaw.

Es recomendable que todos estos ajustes se haga en un día sin viento. El viento afecta al drone y puede que los errores en los movimientos no sean los correctos debido a los efectos del viento.

Una vez ajustado nuestro drone, como reglas generales podemos utilizar los siguientes ajustes.Son solo orientativos para los diferentes tipos de vuelo :

Tipo de Vuelo Freestlye

Bajar un poco la ganancia de P

Bajar un poco la ganancia de I

Subir un poco la ganancia de D

Tipo de Vuelo modo carrera

Subir un poco la ganancia de P

Subir un poco la ganancia de I

Bajar un poco la ganancia de D

Los PIDs es algo con lo que ha que lidiar si o si. Realmente no existen unos PIDs perfectos para todo el mundo.      Todo quad es diferente y único durante su construcción a pesar de llevar los mismos componentes. Durante la fabricación no todos los motores,  chasis, variadores salen igual, por lo tanto los ajustes deben ser propios en cada drone. También la localización y el clima donde vivamos van a determinar unos ajustes u otros