Оригінал: https://oscarliang.com/excessive-d-gain-cause-oscillations-motor-overheat/
Чому надмірні значення Д-коефіцієнту викликають коливання та перегрів мотора?
 | Нижче вичитаний людьми машинний український переклад оригіналу. Для VictoryDrones переклад вичитали: Faina!, Block. Хочете покращити переклад чи знайшли помилку? — Лишіть коментар (Ctrl+Alt+M або «Меню» > «Вставка» > «Коментар»). Ми теж живі люди (як і ви) і робимо помилки. Роботи їх, до речі, також роблять 😉 |
|---|
Чому надмірні значення Д-коефіцієнту викликають коливання та перегрів мотора?
7 січня 2018 року
Ми всі знаємо, що занадто великий Д-коефіцієнт може викликати коливання в квадрокоптері, іноді навіть призвести до перегріву моторів. У цій статті ми в Íнайпростіший спосіб спробуємо пояснити, чому.
Деякі посилання на цій сторінці є партнерськими. Я отримую комісію (без додаткових витрат для вас), якщо ви робите покупку після натискання одного з цих партнерських посилань. Це допомагає підтримувати безкоштовний вміст для спільноти на цьому веб-сайті. Будь ласка, прочитайте нашу Політику партнерських посилань для отримання додаткової інформації.
Зміст
Чому надмірне посилення Д-коефіцієнту викликає коливання та перегрів мотора?
Розуміння 3аданого значення, Bимірювання та Помилки
Що відбувається в реальному житті?
Що таке Д-коефіцієнт і Похідна від помилки
Взаємозв'язок між Д-коефіцієнтом, коливаннями та перегрівом
Розуміння заданого значення, вимірювання та помилки
Якщо ви прочитали мою статтю про налаштування ПІД [перекладено українською], ви повинні знати, як працює ПІД-регулятор, регулюючи швидкість моторів, щоб довести квадрокоптер до бажаної швидкості обертання (тобто на скільки градусів за секунду квадрокоптер обертається навколо своїх осей).
Технічною мовою ми називаємо цю бажану швидкість обертання квадрокоптера навколо своєї осі - "задане значення”. Фактична швидкість обертання, виміряна датчиком гіроскопа, називається “виміряним значенням“.
"Помилка” — це просто різниця між заданим значенням і виміряним значенням. Завдання ПІД-регулятора полягає в мінімізації помилки, і коли помилка дорівнює 0, виміряне значення дорівнює заданому значенню, що означає, що квадрокоптер обертається із точною швидкістю, якої ми хочемо.
Що відбувається в реальному житті?
Коли ми рухаємо стіки, це змінює задане значення та призводить до зростання помилки…
Наприклад, якщо я рухаю стік нахилу, я кажу квадрокоптеру обертатися навколо осі крену, це змінює задане значення, і помилка починає зростати. Тоді польотний контролер зчитує дані гіроскопа, який повідомляє, що насправді робить коптер, і ви отримуєте значення помилки.
Польотний контролер дає команду квадрокоптеру обертати мотори швидше або повільніше, доки квадрокоптер не досягне бажаної швидкості обертання, і помилка знову зменшиться до нуля.
Але моторам потрібен час, щоб сповільнитися, тому виникає «перельот», і тому ми бачимо, що помилка зростає, замість того щоб зменшуватись. Квадрокоптер мусить розкручувати мотори з іншого боку, щоб сповільнитися, і помилка врешті повертається до нуля.
Що таке Д-коефіцієнт і похідна від помилки
Роль Д-коефіцієнтy полягає в мінімізації "похідної від помилки“.
Похідна від помилки — це, по суті, швидкість зміни помилки. Це може здатися трохи заплутаним і складним для розуміння, але це не так складно. Наприклад, похідною швидкості є прискорення. Тепер зрозуміліше? [прим. пер.: 🤪]
Похідна від помилки досягає максимуму, коли помилкa зростає найшвидше, a коли значення помилки більше не змінюється, похідна від помилки повертається до нуля, навіть за максимальної амплітуди помилки.
Таким чином, Д-коефіцієнт читає похідну від помилки, червону лінію, і каже: «я хочу, щоб це значення було якомога ближчим до нуля». Як це зробити? Ну, просто, змінюючи швидкість моторів!
На відміну від П-коефіцієнту (який є прямо пропорційним помилці і змінюється так само швидко, як змінюється помилкa), Д-коефіцієнт обчислюється на основі того, наскільки швидко змінюється помилка, незалежно від того, наскільки велика чи наскільки мала помилка. Отже, помилка може бути невеликою, але якщо вона швидко змінюється, Д-складова буде велика. Якщо помилка велика, але вона не змінюється, Д-складова все одно дорівнюватиме нулю.
Додаткова література: яку роль «Похідна від помилки» грає у характеристиках польоту на квадрику?
Взаємозв'язок між Д-коефіцієнтом, коливаннями та перегрівом
Щоразу, коли червона лінія (похідна від помилки) не дорівнює нулю, Д-коефіцієнт змінює швидкість мотору, щоб спробувати мінімізувати її.
Як бачите, ми ворухнули стіком лише один раз, але Д-коефіцієнт може потенційно змінити швидкість наших моторів 6 разів! (Як показано на наступній схемі).
Вищі значення Д-коефіцієнта будуть сильніше розкручувати мотори, і, коли вони не зможуть впоратися зі швидкими змінами частоти обертів, тo почнуть захлинатися, змушуючи ваш квадрокоптер коливатися, це врешті-решт призведе до перегріву. Коливання зафіксує гіроскоп, і це може погіршити проблему.
Це пояснення не дуже наукове, воно надто спрощене й не охоплює весь академічний аспект теми. Але я сподіваюся, що це було корисно та дало вам основне розуміння того, чому занадто великe значення Д-коефіцієнту не є добре.
КОМЕНТАРІ
JULIEN
7 вересня 2022 р. - 23:10
Таким чином, якщо ми роздивляємось лишень роботу П-коефіцієнту, інерція заважає П-коефіцієнту зупинитись, наблизившись до заданого значення, – П-коефіцієнт не гальмує, наблизившись до заданого значення.
Д-коефіцієнт працює, щоб уникнути збільшення або зменшення помилки = Д-коефіцієнт штовхає, коли помилка збільшується, і гальмує проти П-коефіцієнту, коли помилка зменшується. Таким чином, Д-коефіцієнт дозволяє «м'яку посадку» на заданe значення, без перельоту.
Якщо Д занадто високе порівняно з П, тo Д “перемагає”, П і йде в іншому напрямку, замість того щоб просто загальмувати коло заданого значення.
Вааууу. Зовсім нове розуміння для мене, завдяки вам.
Йдучи далі:
Якщо ми бачимо “переліт”, тo Д є недостатнім порівняно з П.
Якщо ми бачимо, що задане значення не досягнутo і помилка знову зростає, тоді Д є занадто високим порівняно з П.
Легкий спосіб відрегулювати баланс П до Д.
Для мене це цілком зрозуміло.
NILESH
7 вересня 2022 р. - 6:03 ранку
Я створюю квадрокоптер за допомогою ESP32 і розробляю власний польотний контролер. Я багато намагався налаштувати підсилення. Було дуже важко літати та керувати квадрокоптером. Нарешті до мене дійшло, що проблему створює лише підсилення Д. Я намагався налаштувати Д-коефіцієнт, але було дуже важко відчути коливання, ствopeні Д-коефіцієнтам на нижчих обертах або нa тязі зависання. Нарешті, коли я збільшив кількість обертів на хвилину до рівня 1,3-1,5 рази тяги зависання, я відчув коливання, спричинені Д-складовою. Потім я налаштував значення Д. Я виявив, що моє попереднє значення Д було в 4 рази вище, ніж потрібно. Зараз політ плавний.
Дякую.