9、定点模式-相关参数调试

1、概述：

Loiter模式相当于在定高模式下，再假如了一层位置控制！ 当无人机的Loiter悬停模式打开后，飞行器会自动保持当前位置、方向和高度。但是GPS定位效果、 罗盘干扰情况 、 IMU的振动都会直接影响一个悬停效果。

2、Loiter如何控制？

• 操控者使用遥控器控制杆，控制飞行器水平位置和垂直高度。
• 水平位置可以用Roll和Pitch控制杆调节，当飞手放开摇杆，飞行器会缓慢降速，直到停止。
• 定高模式 一样，通过油门杆控制高度，通过Yaw控制杆控制方向。
• 在Ardupilot3.1（或更高版本），当GPS 3D锁定状态或HDOP降到2.0或更低，才可成功切换到Loiter模式，否则无法成功切换到Loiter模式，并提示切换失败，需要位置信息，如下图所示：    

3、Loiter模式-扩展调参中显示的参数

在扩展调参页面中，位置环-外环、位置环-内环的PID参数如下：

4、悬停PID-外环参数1：PSC_POSXY_P

PSC_POSXY_P参数的含义：位置控制器比例增益。它把「飞机当前位置和目标位置的距离差」，转换成一个「目标水平速度」，再传给水平速度控制器去执行。

假如飞机偏离了1m，它会告诉飞控：我需要以多少m/s的速度往回飞，才能修正这个误差，可通过以下例子进行辅助理解！

• 如果误差是 1 米，PSC_POSXY_P=0.5，那么目标速度就是 1 × 0.5 = 0.5 m/s。
• 如果PSC_POSXY_P=1.0，同样 1 米误差，目标速度就是 1.0 m/s，回正的 “力度” 大一倍。

调大：飞机回正目标的速度更快，抗风能力更强，遇到气流偏一点就立刻拉回来；定点精度更高，漂移范围更小，在强风下也能死死钉住位置。

调大的风险：飞机的修正动作会非常猛，导致悬停时来回 “画圈”、左右晃动，出现明显的振荡；修正时动作生硬，有明显的来回摆荡，久久不收敛；甚至会引发水平方向的高频抖动，影响云台和画面。

调小：修正动作非常柔和，飞机不会来回晃荡，手感顺滑。不会因为修正过猛引发振荡，稳定性好。

调小的风险：飞机回正目标的速度很慢，抗风能力变弱，遇到气流会慢慢飘走，定点精度差。风大时，飞机甚至无法修正误差，一直被吹着飘，需要手动频繁打杆修正。

配合参数：LOIT_ACC_MAX，Loiter 模式最大修正加速度。

5、悬停PID-速率内环相关参数

在串级PID中，在源码层面可以拆分为四阶：位置环->速度环->姿态角度环->角速率环！每一环的输出，又是下一环的输入！

其中，位置控制环中悬停速率内环是四环里面的第二环，其主要作用是把目标速率和实际速度的差，转化为目标倾斜加速速度，然后传递给姿态外环！

悬停PID中速率内环相关的参数，可在全部参数列表中，搜索：PSC_VEL开头的参数！

如下图所示，悬停PID-速率内环相关的参数主要有XY水平轴的PID参数，以及Z轴的PID参数；此外，在扩展调参的悬停速率中的P参数、I参数、D参数、I最大参数都对应的是XY轴水平方向的参数。

Z轴垂直方向的参数，需要在全部参数中进行搜索。

5.1 悬停PID-速率内环-XY轴水平方向参数

XY轴速度环 (PID) → 把水平方向的「目标速度 和 实际速度的差」转成目标倾斜加速度。

PSC_VELXY_P，P比例项

PSC_VELXY_I，I积分项

PSC_VELXY_D，D微分项

PSC_VELXY_IMAX，I积分限幅项，一般不用去调整。

PSC_VELXY_FF，前馈项，默认=0未开启。

作用：把目标速度的变化快慢，直接提前转换成目标加速度，不用等速度产生误差再去修正。

调大：水平打杆极度跟手，无滞后、不肉；快速横移、转弯很利落，不拖泥带水机动响应干脆

调大的风险：太冲、太贼，轻轻推杆飞机就猛窜；容易出现水平前后左右小抖动、点头晃机身；过大直接引发水平高频振荡！

调小或关闭：机身极其稳、顺滑、不窜不抖；定点更安静，没有多余小动作

调小的风险：打杆明显延迟、发肉；快速横移反应慢半拍，转弯拖沓；手感迟钝，像拖着东西在飞！

PSC_VELXY_FLTE水平速度环 P、I 共用输入低通滤波（单位Hz）

作用：把速度误差信号磨平滑，再给 P 项、I 项做计算。

调大：滤波变弱，信号几乎直通、反应灵敏、跟手度高。

调大的风险：容易带进高频毛刺，造成水平微晃、机身小抖动！

调小：滤波变强，水平动作顺滑，抑制抖动能力强

调小的风险：滞后变大，打杆变肉、回正变慢、抗风变弱，容易慢悠悠飘

PSC_VELXY_FLTD水平速度环 D 项专用输入低通滤波（单位Hz）

作用：专门给速度环 D 项 滤波降噪，是抑制水平高频抖动、机身微颤的关键。【因为增大D增加阻尼的同时，也会让信号噪声放大！】

             太大就抖、太小就晃

调大：滤波变弱，D 项阻尼更足、刹车更干脆、不超调。

调大的风险：噪声全进 D 项，最终可能导致机身高频微抖、电机吱吱啸叫！

调小：滤波变强，强力压制 D 项噪声，机身很安静、不抖不颤

调小的风险：D 项被滤得太糊 → 阻尼滞后、刹车变差、松杆容易往前冲、左右晃荡不收敛。

PSC_VELXY_FLTE 由于主要滤的是PI项(对噪音并不敏感)，所以比 PSC_VELXY_FLTD可以设更高。例：PSC_VELXY_FLTE=25～30Hz ，PSC_VELXY_FLTD=15～20Hz

5.2悬停PID-速率内环-Z轴垂直方向参数

Z轴速度环 (PID) → 把垂直方向的「目标速度 和 实际速度的差」转成「目标倾斜加速度.

PSC_VELZ_P
PSC_VELZ_I
PSC_VELZ_D
PSC_VELZ_IMAX
PSC_VELZ_FF
PSC_VELZ_FLTE
PSC_VELZ_FLTD

上述参数的调参思路，与XY水平轴的思路完全一致，此处不再赘述！

6、Loiter模式下其他参数的调试

Loiter相关的参数，可通过missionplaner的全部参数中，搜索 “LOIT_” 相关的参数，如下：

LOIT_SPEED，Loiter模式下，打满杆能够飞行的最大速度，默认是12.5m/s。(最大速度受限于无人机允许倾斜角度以及机体性能)

RTL_LOIT_TIME，返航到头顶时，悬停多少秒以后再开始降落？

LOIT_ANG_MAX，Loiter模式下，允许的最大倾斜角度。默认是设置为0，取参数PSC_ANGLE_MAX /或参数ATC_ANGLE_MAX的2/3；此外哪怕将LOIT_ANG_MAX设的很大，也不会超PSC_ANGLE_MAX /或参数ATC_ANGLE_MAX的值！

LOIT_ACC_MAX，Loiter 模式最大修正加速度；

作用：限制飞行器在 Loiter 模式下为了修正位置误差而能够产生的最大水平加速度。

数值越高，飞行器的加速和停止速度就越快。当出现位置偏差时（比如被风吹离原位），飞控系统会计算需要施加的加速度来回到目标位置。LOIT_ACC_MAX 就是这个加速度的上限值。

例如：如果设置为 200 cm/s/s = 2 m/s/s；当飞行器被风吹离目标位置 2 米时，飞控最多只会以 2 m/s/s 的加速度来修正位置

调大：纠偏猛、抗风强 → 容易晃、超调

调小：动作柔、机身稳 → 容易飘、回正慢

新手用默认参数即可，航拍求稳稍微调小一点，大风环境适当调大一点。

LOIT_BRK_ACCEL，单位：cm/s/s    Loiter 模式下打杆并松杆后，允许的最大刹车减速度。决定：飞机刹得快不快、刹车力度上限有多大。

                                     调大：摇杆一回中，减速力度大、刹停非常快、滑行距离短；但是刹车太猛，容易俯冲点头、机身顿挫、超调晃荡、航拍果冻

                                  调小：刹车减速很平缓，慢慢滑行停下；松杆后滑很远才停，刹车拖沓

LOIT_BRK_JERK，单位：cm/s/s/s   刹车过程中，加速度的最大变化速率。决定：刹车力度是瞬间拉满，还是慢慢柔和爬升；

                                    调大：能很快拉满最大刹车倾角，快速建立完整刹车力度。但是加速度瞬间突变，刹车生硬、顿挫感强、机身突然晃 / 点头

                                    调小：刹车加速度缓慢爬升，渐进式建立刹车力度。整个减速过程极度顺滑、过渡自然、无顿挫。但是达到最大刹车角度偏慢，刹车响应稍柔一点

先调 LOIT_BRK_ACCEL，再调 LOIT_BRK_JERK

航拍稳为主：ACCEL 偏小 + JERK 偏小

机动干脆为主：ACCEL 偏大 + JERK 中等

不要两个都拉很大 → 刹车又猛又硬，必晃必顿挫

LOIT_BRK_DELAY，Loiter 模式下打杆并松杆，的制动时间，值=0代表，松杆后立即制动。

7、如何通过log日志，分析定点效果？

关键是分析日志中，以下这两组参数的曲线拟合程度!拟合的越好，代表定点效果越佳！

PSCE.DVE   VS   PSCE.VE(东西方向的期望速度与实际速度)

PSCN.DVN  VS PSCN.VN(南北方向的期望速度与实际速度)

更多日志参数：