2020 Betaflight 4.2.5 設定 <6> PID Tuning タブ -1

いよいよPID Tuningタブですね。今回はAngleモードとHorizonモードを想定した設定で一旦進めるのでほとんどデフォルトのままでも良いかと思うのですが、ざっと紹介していきます。Airモードを活用しだすと、ここはかなりいじくり回す事になるタブです。

そもそもAngle モード、Horizonモード、Acroモード、Airモードって何なのか、という話をしていませんでしたね。この4つの言葉は3つの種類に分類されるようです。

まず、Angle モードとHorizonモードはセルフレベルモードやレベルモードなどとも呼ばれるもので、スティックを中央に戻すと機体が自動的に水平に戻るモードです。比較的初心者でも楽しめる他、Angle モードは設定で傾きを制限できるのでスピードが出過ぎず、部屋の中などで飛行する時は非常に便利なモードになります。
Horizonモードの方は傾き制限がないので、よりスピードが出ますが個人的には屋外だとこちらの方が制御しやすい感じもあるのかなと思います。

次にAcroモードです。これはマニュアルモードなどと呼ばれるモードで、ステックを中央に戻しても機体は水平に戻らず、その姿勢を保持しようとします。

レベルモードがどちらかというとステック操作で機体の角度をコントロールするのに対し、Acroモードはスティック操作で機体の回転角速度をコントロールします。

簡単な話ですが、スティックをセンターに戻すと回転角速度がゼロになってしまうので、どんな姿勢であってもそこで止まるというイメージです。水平に戻したいならその方向へ回転角速度を入力して、手動で水平の姿勢まで動かす必要があります。

ちなみに、Acroモードはモードとしては表に出ておらず、何も設定しないとAcroモードになります。これが一応デフォルトというイメージでしょうか。

最後にAirモードですが、これは調べてみると、モードというよりは機能のようです。今回Configurationタブで AIRMODEをアクティブに設定しているので、モードオプションでは表示されず、何も設定しないとAIRMODEがアクティブなAcroモードという形で使用できます。

ちょっと分かりづらいですが、Configurationタブで AIRMODEをOFFにすると、AIRMODEのON、OFFをスイッチに割り当てて操作する仕様に変わり、モードとして表に出てきて切り替えが可能になります。

このAirモードの発明によりFPVフリースタイルは現代の様な形になったとも言われていますが、Acroモードと何が違うのかというと、ざっくり言えばAcroモードの場合スロットルの値がmin_throttleを下回ると、PIDアルゴリズムが停止するため、スロットルの値がmin_throttleを下回った状態では機体の角度や姿勢をうまく保持する事ができません。

しかし、AIRMODEの機能はスロットルの値がmin_throttleを下回った状況でもPIDが機能するので、姿勢制御が可能であると。そんなイメージだったかと思います。

それが何に役に立つかという話ですが、例えばスロットルをカットしてダイブ(急降下)している時に機体が空気抵抗に耐えてしっかり下を向いていられるとか、スロットルをカットした状態での高速なヨースピンなどはAIRMODEなしではちょっと考えられない制御になってきます。

機体が背面状態の時にヨースピンするインバーテッド・ヨー・スピンなんかは、スロットルを下げて滞空時間を確保しないと難しいので、こういったトリックはAIRMODEができてから発明されたものと考えられますね。

インバーテッド・ヨー・スピンは下記の記事でご紹介していますので、もしよかったらご参考ください。
FPV FREESTYLE TRICKS 02 インバーテッド・ヨー・トラック

逆に言えばAIRMODEが効いる場合、離着陸でスロットルが0付近の状態でも、地面に機体が当たって変更されてしまった姿勢に対して、機体が現在コマンドされている姿勢を保持しようともがくので、結果的にバタつきます。また、手で機体を持っていたりしたら物凄い勢いでプロペラが回り出すので大変危険な一面もあります。

PIDに関しては調整方法が自己流でそれが正いか確証がない上に、長くなるので別の機会にしようと思います。今回はPIDを細かく設定しない代わりに、このタブの全体像をみてみましょう。

まず、緑色の四角で示した場所はProfileの選択。Profile1〜3の設定を保存できて、切り替えて使用する事が可能です。ロールプレイングゲームなんかでセーブデータがいくつか作れる感じですね。これを活用すれば切り替えながら検証したりもできます。
隣の赤い四角、こちらはRateprofileでRateの設定を1〜6まで保存しておく事が可能です。

Rateってなんだという方の為に、簡単にいうとどのくらいスティックを動かすとどの位舵が効くか、どのようなカーブで効いてくるのかの設定が、ここで言うRateになります。ただ、Angle モードとHorizonモードではRateで設定した値が反映されるのはYawの軸だけのようです。

青い線で示した部分、こちらはタブになっていて、今表示されているものがPID Profile Settings、隣にRateprofile Settings、さらにその隣がFilter Settingsとなっています。
Rateprofile Settingsは先ほどのRateを設定するところ、Filter Settingsはフィルターを設定するところになります。

紫色の四角で示したところがPIDのメインの設定画面。下の方にあるスライダーを動かすと、上の数値も変更されます。数値を個別に変更するとスライダーは非表示になってしまいますので、スライダーで大まかな設定を作って細かい部分は数値を入力するという手順がスムーズかなと思います。

このPIDの設定は、大まかには7インチやそれ以上のサイズから、モーター対角65mmの一般にTiny Whoopを呼ばれるようなサイズのマイクロドローンまで、もしくはH形のフレームやX形のフレーム、ストレッチX形のフレーム。様々な特徴の機体があり、それぞれ適切な設定は違うはずなのでそれらをうまくコントロールする為の設定を行うという役割からはじまり、さらに細かく追い込んでいくとパイロットの好みに応じた「感じ」を調整する役割まで、かなり重要な設定項目です。

基本的には一般的な5インチ機体を想定してデフォルトの数値が設定されており、今回もとりあえずデフォルトのまま一旦進めてしまいます。今回の機体でAngle/Horizonモードで使用する分にはデフォルトでも充分うまく動いてくれました。
多くの5インチフレームでも、よほど形が特殊とか振動が発生する機体でない限り、最近はデフォルトでそこそこうまく飛んでくれます。

水色の四角で示したAngle/Horizonの区画が今回の肝なのですが、これも一旦デフォルトで飛ばしてみてから検討しましょう。

Motor Output Limitはちょっと周辺の数値とは系統が違った設定なのですが、モーターの出力を制限する時に使用する項目です。
4S用の回転数のモーターを6Sバッテリーで使用するなどと言った事もこの設定で可能ですが、個人的には4S用のモーターを6Sで使用すると結構熱を持つなという印象でしたので、個人的には最近使用しなくなりました。Armattan TOA Premium Motorの様に、メーカーの方で6Sまでテストが行われているモーターで使用するのが良さそうです。

最後に黄色い四角で示したPID Controller Settingsの区画ですが、結構ここも影響力が強い設定になります。

ただし、oscarliangの下記の記事によると、次の設定はAngle モードでは反映されないようです。

Feedforward Transition
Absolute Control
Integrated Yaw

BEST ANGLE MODE SETTINGS FOR TINY WHOOPS
https://oscarliang.com/tiny-whoop-angle-mode/

記事によると、右側の区画にはありませんが、下記の機能も無効のようなので、一生懸命設定してもAngle モードでは効果がないかも知れません。

Feedforward
I-Term Limit

Angle モードとHorizonモードで飛ばす場合でも、使うと便利かも知れないのがThrottle Boostかなと思います。急激にスロットルを引き上げた時にスロットルをブーストしてくれる機能で、3インチ機に改造なしのGoproを搭載するとそこそこ重く感じるので、Throttle Boostを多少入れてあげると制御しやすくなる場合があります。

上記がAngle / Horizonの区画です。非常にシンプルですね。

Angleモードに有効な設定はStrengthと一番下のAngle Limitです。Strengthは文字通り強さで、機体が見えないゴムで引っ張られて角度を操作されていると想像した場合のゴムの硬さに当たる設定だそうで、数値を上げるほどゴムが硬くなるイメージのようです。数値を上げると制御の力強さが増します。

Horizonモードで有効な設定はStrengthとTransitionで、Strengthは先ほどと同じ、Transitionは機体がフリップを実行する傾きの数値のようです。Horizonモードは傾きに制限がないので、デフォルトでAngleモードと比較すると随分機敏に動く印象になるかと思います。

今回は画面の説明に終始してしまいましたが、次回も多分こんな感じになります!
今回はここまでです。

Betaflight

JACK によるブログ

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