PX4 用户指南（V1.13）

# 自动调整飞行稳定参数

自动调整可自动调整 PX4 速率和姿态控制器，这两个控制器是实现稳定和灵敏飞行最重要的控制器（其他调整更多是可选的）。目前多旋翼飞行器、固定翼飞行器和混合 VTOL 固定翼飞行器都启用了自动调整功能。

调校只需进行一次，除非您使用的载具已经由制造商进行过调校（之后没有进行过改装），否则建议您进行一次调校。

备注

固定翼飞行器未启用 QGroundControl 自动调整 UI - 请参阅 qgroundcontrol#10194 (打开新窗口） (但它适用于固定翼飞行中的 VTOL 飞行器）。您可以通过设置参数 FW_AT_START.

警告

自动调整在飞行过程中进行。机身的飞行性能必须足以应对中等程度的干扰，并应受到密切关注：

# 预调整参数测试

在运行自动调整之前，飞行器必须能够飞行并充分稳定。该测试可确保飞行器在位置控制模式下安全飞行。

备注

期间 机身设置 您应该已经选择了与您的载具最匹配的机架。这通常会调整得足以飞行，而且它 可以 还必须经过充分的调整，以运行自动调整功能。

确保载具足够稳定，以便进行自动调整：

  1. 执行正常的飞行前安全检查清单，确保飞行区畅通并有足够的空间。
  2. 起飞并准备测试
  3. 使用遥控发射器的滚动杆进行以下操作，将飞行器倾斜几度即可： 向左滚动> 向右滚动> 居中 (整个操作过程大约需要 3 秒钟）。飞行器应在 2 次摆动内稳定下来。
  4. 重复该操作，每次都以更大的振幅倾斜。如果飞行器能在 ~20 度的 2 次摆动范围内保持稳定，则进入下一步。
  5. 在俯仰轴上重复同样的操作。同上，从小角度开始，确认飞行器能在 2 次摆动范围内自行摆动后，再增加倾斜角度。

如果无人机能在 2 次振荡内稳定下来，就可以进入自动调整程序。

如果没有，请转到 故障排除 部分，该部分介绍了如何进行最基本的手动调校，以便为自动调校做好准备。

# 自动调整程序

自动调整飞行稳定参数序列必须在以下条件下执行 有足够空间的安全飞行区.大约需要 40 秒 (19 至 68 秒之间).为获得最佳结果，我们建议在风平浪静的天气条件下进行测试。

备注

操作员可随时通过移动遥控控制器上的滚动/俯仰摇杆中止序列。

测试步骤如下

  1. 执行 预调测试.

  2. 使用遥控控制起飞，准备测试：

    • 多旋翼机 使用遥控器在 高度模式.将载具悬停在离地面几米（4 至 20 米）的安全距离处。
    • 固定翼飞机 以巡航速度飞行后，启动 保持模式.这将引导飞机以恒定的高度和速度绕圈飞行。

  3. 在 QGroundControl 中，打开菜单： 载具设置 > PID 调节

    调整参数设置> 启用自动调整飞行稳定参数

  4. 选择 费率控制器 或 姿态控制仪 标签。确保 已启用自动调整飞行稳定参数 按钮已启用（这将显示 自动调整飞行稳定参数 按钮并取下手动调整参数选择器）。

  5. 停止移动操纵杆，点击 自动调整飞行稳定参数 按钮。阅读弹出的警告并点击 好的 开始调整。

  6. 无人机首先会开始执行快速翻滚动作，然后是俯仰和偏航动作。进度显示在进度条中，旁边是 自动调整飞行稳定参数 按钮。

  7. 进行调整：

    • 固定翼 调整将立即/自动应用，并在飞行中进行测试（默认情况下）。然后，PX4 将进行 4 秒钟的测试，如果检测到问题，则恢复新的调整。
    • 多旋翼机 手动着陆和撤膛，以应用新的调整参数。小心起飞，手动测试飞行器是否稳定。

  8. 如果出现任何强烈振荡，请立即降落，并按照《飞行手册》中的说明操作。 故障排除 见下文。


补充说明

  • VTOL： 混合动力 VTOL 固定翼飞行器必须调整两次，在 多旋翼 模式下按照多旋翼飞行器指令，在 FW 模式下按照固定翼飞行器指令。
  • 多旋翼飞行器： 上述说明将载具调至 高度模式.您可以在 起飞模式 收听 位置模式 如果载具是 已知 在这些模式中保持稳定。
  • 固定翼 自动调整也可以在 高度模式 或 位置模式.不过，在直飞时进行测试需要更大的安全区域进行调试，而且调试结果也不会明显改善。
  • 调整是在空中进行还是在着陆后进行，这取决于 使用参数配置.

# 故障排除

# 在自动调整飞行稳定参数之前执行测试动作时，无人机会摆动。

  • 缓慢摆动（每秒摆动 1 次或更慢）：这通常发生在大型平台上，意味着姿态环路与速率环路相比速度过快。
  • 快速振荡（每秒超过 1 次振荡）：这是因为速率环的增益过高。
    • 多旋翼飞行器： 减少 mc_[roll|pitch|yaw]rate_k 以 0.02 为单位
    • 固定翼飞机 减少 FW_RR_R, FW_RR_P, FW_RR_Y 以 0.01 为单位

# 自动调整程序失败

如果无人机在自动调整过程中移动不够，系统识别算法可能无法找到正确的系数。增加 fw_at_sysid_amp, mc_at_sysid_amp 以 1 为单位，再次触发自动调整。

# 自动调整飞行稳定参数后无人机会摆动

由于延迟、饱和、回转速率、机身灵活性等数学模型未包含的影响，环路增益可能过高。要解决这个问题，请按照以下步骤操作 当无人机在预调测试中摆动时.

# 我还是无法使用

尝试使用相应的指南进行手动调整参数：

# 参数

默认情况下，多旋翼 飞行器在应用参数前着陆，而 FW 飞行器在空中应用参数，然后测试控制器是否正常工作。可以使用 MC_AT_APPLY 和 FW_AT_APPLY 参数：

  • 0：不应用增益。如果用户希望在不直接使用自动调整算法的情况下检查其结果，则可将其用于测试目的。
  • 1注意：撤膛后应用增益（多旋翼飞行器默认）。然后，操作员可以在起飞时仔细测试新的调整。
  • 2：立即应用（固定翼默认值）。应用新的调整后，干扰将被发送到控制器，并在接下来的 4 秒钟内对稳定性进行监控。如果控制环不稳定，控制增益会立即恢复到之前的值。如果测试通过，驾驶仪就可以使用新的调整。

固定翼飞行器（仅限）可以使用 FW_AT_AXES 位掩码参数：

  • 位掩码 0：滚动（默认）
  • 位掩码 1：音调（默认）
  • 位掩码 2偏航

# 开发人员/SDK

使用 mav_cmd_doo_autotune_enable (打开新窗口） MAVLink 命令。

在编写本报告时，会定期重新发送信息，以轮询 PX4 的进展情况。 命令返回 包括操作正在进行的结果以及进度百分比。当进度达到 100% 或载具着陆并解除警报时，操作完成。

备注

这不是符合 MAVLink 标准的 命令协议长运行命令 (打开新窗口）.由于协议不允许轮询，因此 PX4 应按进度进行流式传输。

MAVSDK 尚不支持该功能。

# 背景/细节

PX4 的用途 PID 控制器 (率、姿态、速度和位置）来计算将载具从当前估计状态移动到所需设定点所需的输出。为了使飞行器获得最佳性能，必须对控制器进行良好的调整。特别是，如果速率控制器调试不当，则所有模式下的飞行稳定性都会降低，而且从干扰中恢复的时间也会更长。

一般来说，如果使用 机身配置 那么飞行器就能飞行。不过，除非配置与您的硬件完全匹配，否则您应该调整速率和姿态控制器。调整速度和位置控制器并不那么重要，因为它们受飞行器动态的影响较小，类似机身的默认调整配置通常就足够了。

自动调整提供了一种自动调整速率和姿态控制器的机制。它可用于调整固定翼和多旋翼飞行器，以及作为多旋翼或固定翼飞行时的 VTOL 飞行器（模式之间的转换必须手动调整）。理论上，它应该适用于其他具有速率控制器的飞行器类型，但目前只支持上述类型。

自动调整功能对 PX4 支持的多旋翼飞行器和固定翼飞行器配置都很有效，前提是机架不太灵活（参见 更多信息).

飞行器必须以高度稳定模式飞行 (高度模式, 保持模式或 位置模式).飞行算法池将在每个轴上对飞行器施加一个小干扰，然后尝试计算新的调整参数。对于固定翼飞行器，新的调整参数默认在空中应用，然后飞行器会测试新的设置，如果控制器不稳定，则恢复调整。对于多旋翼飞行器，飞行器着陆并在解除后应用新的调整参数；驾驶仪随后应小心起飞并测试调整。

调整过程大约需要 40 秒 (19 至 68 秒之间).可以使用 参数.

# 常见问题

# 支持哪些帧类型？

多旋翼飞行器、固定翼飞行器和混合 VTOL 固定翼飞行器均可启用自动调整功能。

虽然该功能尚未在其他帧类型中启用，但从理论上讲，它可以在任何使用速率控制器的帧中使用。

# 自动调整是否适用于所有支持的机型？

自动调整用于估算无人机动态的数学模型假定它是一个线性系统，各轴之间没有耦合（SISO），复杂程度有限（2 极 2 零）。如果真实的无人机与这些条件相差太远，模型将无法代表无人机的真实动态。

在实践中，只要机架不太灵活，自动调整一般对固定翼和多旋翼飞行器都很有效。

# 自动调整需要多长时间？

每个轴的调整参数时间为 5 秒至 20 秒（如果在 20 秒内无法完成调整参数，则终止调整参数）+ 每个轴之间停顿 2 秒+ 如果在空气中应用新增益，则测试时间为 4 秒。

多旋翼飞行器必须调整所有三个轴，默认情况下不会在空中测试新的增益。因此，调整需要 19 秒 (5 + 2 + 5 + 2 + 5）和 64 秒（20x3 + 2x2).

默认情况下，固定翼飞行器会对所有三个轴进行调整，然后在空中测试新的增益。因此，测试时间范围在 25 秒 (5 + 2 + 5 + 2 + 5 + 2 + 4)和 70 年代(20x3 + 3x2 + 4).

但请注意，上述设置为默认设置。多旋翼飞行器可以选择在空中进行测试，而固定翼飞行器可以选择不在空中进行测试。此外，固定翼飞机可以选择较少的轴。

据传闻，两辆车通常都需要 40 秒左右。

# 另见

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