Tuning PID Blackbox

Tuning PID avec BlackBox sur CleanFlight/BetaFlight

Comme il y a eu une question sur le paramétrage des PID sur CleanFlight/BaseFlight/BetaFlight et que j’ai proposé d’utiliser “Blackbox” en suivant un article en anglais et que la barrière de la langue posait problème, ben je me suis dit que j’allais traduire l’article en question.
J’ai traduit comme si j’étais l’auteur donc normal que j’utilise la forme “je”.

Tuning PID avec BlackBox

Le tuning des PID est une grande partie des Multicoptères et du vol FPV. A l’origine, ce tuning était le plus souvent un jeu de devinette, d’essai et de plantage: dans lequel vous ajustez les valeurs de PID en observant/repérant les oscillations que fait le multi soit en pilotage LOS, soit en FPV.

L’invention de la Blackbox dans CleanFlight rend le tuning de PID beaucoup plus facile selon moi et il vous permet d’ajuster vos PID d’une manière plus scientifique. Vous pouvez voir ce qui cause les vibration et quelle valeur PID a besoin d’être changée.

Nouveau dans tout ça?

Premièrement, il faut activer la Blackbox dans CleanFlight. Ceci peut être effectué en suivant ce guide (français) (mais c’est pas compliqué à activer…)

Info: Je ne suis pas un expert dans ceci, je partage juste ce qui a fonctionné pour moi. Si vous avez une approche différente de la chose, n’hésitez pas à le dire car ça pourra toujours aider. C’est toujours bien de partager la connaissance (non, c’est pas un clin d’oeil pour Foxxy, c’est réellement dans l’article d’origine Loading...:lol:)

Il y a beaucoup plus de choses à expliquer dans le tuning de PID que ce que j’écris ici mais j’espère que ça vous permettra d’aller de l’avant sur ce long voyage qu’est le tuning de PID.

Qu’est-ce qu’il faut enregistrer dans les logs Blackbox?

Mon test de vol est très simple et ne requière qu’une minute. Bien sûr, vous pouvez aussi simplement enregistrer un vol simple et l’analyser ensuite.
NDR: pensez aussi que suivant les cartes, y’a que 2MB de stockage pour la Blackbox donc la durée d’enregistrement est limitée.

  • Activez le mode Rate (ou acro).
  • Voler quelques secondes en faisant du surplace sans rien toucher, juste en tentant de garder l’altitude.
  • Faites des déplacement gauche et droite (roll) plusieurs fois d’affilée (environ 45° si vous pouvez).
  • Faites quelques “roll” (tour complet)
  • Effectuer des déplacement avant et arrière (pitch) plusieurs fois d’affilée (environ 45° si vous pouvez).
  • Faites quelques “flips” (tour complet)
  • Tournez le multi sur lui-même (yaw) d’environ 45°
  • Faites des tours complets (yaw) quelques fois.

Étapes pour analyser les données de la Blackbox

Contrôle de la performance en général

Avant d’aller dans les PID, je regarde normalement en premier la sortie sur les moteurs. Ceci afin d’être sûr que le multi vole normalement, sinon les données de la Blackbox seront invalides.

Pour faire ceci, il faut regarder les données du premier test, celui ou on vole sans rien toucher. Là, les moteurs devraient avoir des sorties très similaires. Si ce n’est pas le cas, les problèmes sont généralement causés par :

  • CdG (centre de gravité) qui n’est pas au milieu du châssis.
  • Les hélices sont endommagées (suite à crash par exemple).

Si par exemple les moteurs arrières du multi travaillent plus que les moteurs avant, ça pourrait vouloir dire que l’arrière du multi est plus lourd, probablement à cause de la LiPo qui est positionnée trop vers l’arrière.

Zoom in (real dimensions: 1024 x 515)Blackbox 1
Les moteurs arrières travaillent plus que les moteurs avant

S’il y a seulement un des moteurs qui travaille plus que les autres, ça peut potentiellement indiquer une mauvaise hélice, un mauvais moteur ou encore un ESC défectueux.

Mais si les 4 moteurs tournent à une vitesse similaire constante quand le multi fait du surplace, ça veut dire que votre multi est OK (moteurs et hélices sont bons) et qu’il est bien équilibré. Il n’est pas nécessaire que les sorties moteurs soient exactement les mêmes, si elles sont proches, c’est suffisant.

Blackbox 2
Les sorties moteurs sont très similaires à ce niveau et je serais très content avec ça

Diagnostique du tuning PID

Avec un bon tuning de PID, on peut arriver aux résultats suivants:

  • Des traces du gyro lisses, avec le moins possible de bruit et d’oscillation.
  • Sorties moteur lisses – Les moteurs tourneront plus silencieusement et chaufferont moins. Les moteurs et les ESC chaufferont plus si la trace montre beaucoup d’oscillation ou si la sortie moteur ressemble à PacMan. Votre multi consommera aussi plus d’ampères et ça diminuera donc votre temps de vol
  • Les traces du gyro répondent bien aux commandes de la télécommande (RC) et il n’y a pas d’oscillation.

Généralement, j’utilise 2 graphiques avec les contenus suivants :

  • Graph 1: rcCommand, gyro
  • Graph 2: PID_P, PID_I, PID_D, PID_sum

Les contenus sont suffixés avec “Roll”, “Pitch” ou “Yaw” pour savoir de quoi il s’agit. Il est donc possible de les sélectionner séparément.

Graph 1 montre les commandes que vous donnez (rcCommand) et comment le multi réagi à celles-ci (gyro). Le gyro sera affecté par les PID (montrés dans le 2 graphe).
Graph 2 contient les traces des valeurs P, I et D qui sont calculée à l’aide des PID qui sont dans le multi. Voici à quoi devraient ressembler des bonnes traces PID selon moi et comment elles répondent à l’augmentation/réduction des valeurs correspondantes.

  • P – Idéalement, P ne devrait pas causer trop de bruit dans le gyro. Il peut y avoir quelques ondulations et ceci est normal, mais seulement dans une certaine mesure. Si P est trop élevé, vous allez voir le bruit qui augmente et qui se retrouve dans la trace du gyro. Les oscillations de faible fréquence vont aussi augmenter.
  • D – Idéalement, le gain D devrait suivre P. Mais en réalité, il est un peu en avance sur P. Il devrait aussi avoir une magnitude/ampleur similaire à P. Cependant, D est contient généralement beaucoup plus de bruit que P, donc c’est normal de le laisser un peu plus bas, ou alors de diminuer le “Dterm_cut_hz” (variable introduite dans BetaFlight. Lire plus (anglais))
  • I – Pour rester simple, j’ignore généralement I et je l’ajuste sur le terrain. Généralement j’ai des valeurs I qui sont faible, pour autant que le multi ne “glisse” pas ou n’oscille pas à la descente. Certaines personnes recommandent d’y aller franchement pour voir si le multi garde l’angle correctement, et si ce n’est pas le cas, augmenter I. Mais je me suis rendu compte qu’avec une petite valeur de I, c’était mieux quand vous faisiez du vol agressif, le multi semble plus fluide.

Exemples de tuning PID avec BlackBox

Roll/Pitch – P

Clairement, le gain P est trop élevé dans cet exemple.
Quand je bouge le stick du roll, P commence à osciller, et ces oscillations se retrouvent dans la trace du gyro comme vous pouvez le voir (entourée en jaune).
Zoom in (real dimensions: 1024 x 514)Blackbox 3

Maintenant, j’ai descendu P.
Beaucoup mieux, plus d’oscillation constantes dans P et dans le gyro.
Zoom in (real dimensions: 1024 x 513)Blackbox 4

Roll/Pitch – D

Il y a 2 manières d’ajuster ceci, où 2 étapes comme je préfère dire. En plus de regarder dans les données de la BlackBox, vous pouvez aussi regarder dans vos enregistrement FPV pour voir si vous avez des sauts ou autre lorsque vous faites des figures extrêmes (flip/roll). Tant que vous en êtes content, pas besoin d’augmenter D.

Voici un exemple d’un gain D faible.

J’imagine bien que le multi pourrait faire quelques bonds en arrière lors de virages serrés ou de flips.
Zoom in (real dimensions: 1024 x 510)Blackbox 5

Ici, j’ai augmenté le gain pour D. La magnitude/amplitude de D est maintenant plus proche de celle de P. Dans votre cas, vous verrez peut-être plus de bruit, mais j’ai de la chance avec le mien car il n’est pas si mauvais. Il y a des multi qui ont plus de bruit que d’autres, ceci dû à plein de raisons différentes, soit électriques ou encore mécaniques.

Maintenant, j’irais dehors pour voler et voir s’il y a toujours des rebonds. Si c’est le cas, encore augmenter un peu plus D. Sinon, le laisser tel quel.

Zoom in (real dimensions: 1024 x 512)Blackbox 6

Un autre bon exemple serait le graph “Roll/Pitch P”, j’ai aussi ajusté (augmenté D) sur le 2e test.

Yaw P et D?

Pratiquement la même chose que pitch et roll, augmenter P améliorera la réponse du yaw, mais pourrait aussi faire aller trop loin. Si vous avez du glissement dans le yaw, il faut augmenter I. Mais s’il n’y en a pas, laissez I à une valeur basse.

Le P yaw montre quelques oscillations dans le graphe mais c’est complètement normal et ne semble pas affecter plus que ça le vol. Les oscillations existent dans le yaw parce que le multi n’a pas la plus forte autorité du yaw (NDR: “Yaw authority” en anglais mais pas facile à traduire correctement…)

J’ai également remarqué qu’avec la même configuration, un châssis plus petit et des hélices avec moins de pitch ou des moteurs avec un KV plus élevé, cela sortait des traces yaw plus propres. Ceci indique donc que c’est lié à l’autorité du yaw (NDR: Je pense que le rédacteur originel de l’article voulait parler de la sensibilité avec laquelle on pouvait tourner en yaw. Plus il y a de pitch sur les hélices ou un haut KV, plus on peut tourner franchement).

Voici un graphique de mon EVO250 avec des moteurs 1960KV et des hélices 6045.
Zoom in (real dimensions: 1024 x 513)Blackbox 7

Et ça, c’est mon Ghost220 avec des moteurs 2300KV et des hélices 5045.
Zoom in (real dimensions: 1024 x 511)Blackbox 8

Les 2 multi volent parfaitement! l’oscillation dans le yaw ce n’est pas la fin du monde.
Le bruit disparaît sur mon 250 lorsque je diminue le P du yaw mais le multi devient moins réactif et plus doux, ce que je n’aime pas.

Voilà donc pour la traduction de l’article :)
J’espère que ça pourra vous aider!!

Traduit de l’anglais par LuluTchab pour le forum Multi-Voltige, avec l’aimable autorisation d’Oscar Liang.

Lien vers l’article d’origine PID TUNING WITH BLACKBOX LOGS – THE BASICS

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