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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: : 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。

2014-07-29 10.54.23 2

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。
スクリーンショット 2014-07-29 10.50.30
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/

本当は2.42b2の画面でも記事にしようかと思ったのですが、一応公開前に書くのはマナー違反かなぁ?ってビビって書きませんでした。早く公開して欲しいですね。
 

gStabi H14 with Sony FS700 from Gremsy Technology on Vimeo.

http://www.gremsy.com/en/products/detail/page/27-gstabi-h14


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