ブラシレスジンバルの水平をキッチリ出すPIDについて考えてみた

公開日： 2014/07/29 : Brushless Gimbal

最初にお断りしておきますが、この記事は題名の通り「水平をキッチリ出すためのPID設定」ではありません。あくまで、私が水平をキッチリ出すために考えて試してみた記録であり、もちろん水平がキッチリ出たよ！って内容じゃありません（笑）でもね^^;

最初に問題点を明確にしておきます。

１）パン（水平方向への回転）すると水平が割りと大きく動く。
２）回転を止めると水平がズレたままになり復帰しない。（行き過ぎて傾く）

１）の問題は電源OFF時のバランス調整で改善することもありますが、それでもモーターパワーで補助してあげたいという願望です。２）は完全にPID（コントローラー）側の設定じゃないかと思っています。

検証方法はジンバルにGH3を載せて、GH3の電子水平器を表示させてチェックしています。SimpleBGC_GUIの画面右側の丸の矢印も参考になりますが、厳密さでいえばGH3の水平器のほうが正確。

そして、前に調整信号。さんに教えていただいた記事（「文系でもわかる！」3軸ブラシレスジンバルの「PID」キホン）を中心に検討しています。

この記事に上記問題２点を当てはめると、１）は

①安定位置へ短時間で到達すること
不安定な揺れ（角速度）をセンサーで読み取り、姿勢が大きく崩れる前に速やかに水平又は正面へ操作する。
⑤外乱の修正時間が短いこと
急激な揺れ（角速度）に対して、短時間で安定位置へ操作できること。

の２点の両方かどちらかが該当しそうです。そして２）は

②オーバーシュート/アンダーシュートの抑えること
安定位置を通り過ぎる、又は安定位置の手前で操作終了することがないこと。
④オフセットの修正時間が短いこと
操作の終了時に安定位置とのズレが生じることがあります。これをオフセットと呼びます。このオフセットから短時間で安定位置へ修正すること。

が該当しそうです。これらをもとに問題点を書き直すと、

１）安定位置へ戻るのが遅い。
２）オーバーシュートぎみ
３）オフセットが戻らない。

となりそうです。これらを修正すべくPIDを調整していきます。その前に先生の記事からPIDそれぞれが、安定位置とオーバーシュートとオフセットに、どう影響するのかを抜き出してまとめてみます。

Pの増加:
オーバーシュートを抑えます。
安定位置まで時間が長くなります。
オフセットが大きくなります。

Iの増加：
オーバーシュート、アンダーシュートが小さくなります。
安定位置になるまでの時間が長くなります。

Dの増加：
安定位置へ速く到達
オーバーシュートを抑える

以上になります。今度はこれらを問題点それぞれに対応するように整理します。

１）安定位置へ戻るのが遅い。（早くしたい場合）
P:減少	I：減少	D:増加
２）オーバーシュートぎみ
P:増加	I：増加	D:増加
３）オフセット修正時間が長い。
P:減少	I：無し	D:無し

　
矛盾したとところが出てくるってことが悩ましいところ。まずはオーバーシュートを抑える意味でも各数値を上げ気味にしてみる。どうもモーターの熱が怖いので弱気です（笑）そして安定位置への戻りを早めるためにPとIを下げてみるといった調整になりそうです。

設定が決まったら動画と設定値を記事にします。それと新ファームのAUTOの値がどんなふうに違うのか？楽しみです。

余談：パワナさんのブログで 2.42b2 の SimpleBGC AUTO PIDチューニングが紹介されています。

http://air.pawana.jp/2014/07/simplebgc-auto-pid%E3%83%81%E3%83%A5%E3%83%BC%E3%83%8B%E3%83%B3%E3%82%B0/