何年もかけてドローンやクアッドコプターを作ったり調整したりしたのに、離陸した途端にぐらついてしまうと、とてもイライラしますよね。ここでは、安定した真のフライトを維持するためにできることをすべて紹介します。ここでは、ドローンを安定して飛行させるためにできることをご紹介します。「なぜドローンがぐらつくのか」についての簡単なチェックと調整を行います。
ドローンがぐらついている場合、いくつかの初期チェックが必要です。
もしあなたのドローンがぐらついているなら、まず最初にいくつかのチェックをする必要があります。これはセルフレベリングの力です。高すぎるとふらつきます。低すぎると、セルフレベリングが遅くなります。ふらつきのないドローンができるまで、この設定を調整してください。 また、ESC（エレクトロニック・スピード・コントローラー）の調整や、モーターの方向を確認することも忘れずに。
この記事を説明するビデオが欲しい方は、私のYouTubeビデオをご覧ください。
もちろん、気づかないうちにドローンをぐらつかせてしまうような小さな調整もたくさんあります。ここでは、ドローンのぐらつきを過去のものにするためにチェックすべきことをご紹介します…
以下のことを行ってください。
まずこれをやってください。PIDを調整する
ドローンの製作について調べていくうちに、PIDを調整することの重要性がわかってきます。そして、すべてのドローンビルダーが言うように、PID値のチューニングには芸術と科学が同居しています。
PIDとはProportional(比例)、Integral(積分)、Derivative(微分)の頭文字をとったもので、様々なドローンソフトで調整することができます。これらのゲインのネーミングに惑わされないでください。
- Pは現在の誤差を見ます。現在の設定がセットポイントから離れている場合、P設定はセットポイントに近づけるように働きかけます。遠ければ遠いほど、より強く押します。
- I は、過去のエラーから得られた知識です。これは、過去のエラー（継続的な外力によって引き起こされたもの）を調べ、それを打ち消します。
- D は、将来のエラーの予測です。P が値を設定値に近づけ始めると、D の値は、大幅なオーバーシュートを阻止します。
各PIDパラメータの効果
ドローンのPID値を弄り始めると、それぞれの値が異なる方法でドローンに影響を与えることに気付きます。各値をもう少し詳しく見てみましょう。
設定をあまりいじり始める前に、現在の値のコピーを保存することを忘れないでください。簡単に大きくずれてしまうことがあります！
安全のためには、以下の点に注意してください。
安全のため、この時点ではプロップを取り外してください。
Pゲイン
P値(ゲイン値とも呼ばれる)は、ドローンの飛行を調整する上で最も重要な側面の1つです。
この値は、望ましい飛行経路(コントローラーの送信によって制御される)を達成するために、ドローンが自分自身を修正するためにどれだけ努力すべきかを決定します。高すぎても低すぎてもいけません。
- 高すぎると、ドローンは振動します。
- 高すぎるとドローンが振動します。これはドローンが積極的に過剰修正していることを示しており、高周波の振動が見られます。
- 低すぎると、コプターの反応が遅く感じられ、モーターがゆっくりと回転する音が聞こえることもあります。
適切なP値を見つけるには、ドローンが振動し始めるまでP値を徐々に増やし、この値を50%に設定します。
Iゲイン
Iゲインは、風の中で位置を保持したり、重心がずれたりするような外力に対して、ドローンがどの程度反応するかを決定する設定です（ドローンのコンポーネントをアップグレードすることで簡単に発生します）。
- 高すぎると、ドローンが反応しないように感じます
- 低すぎると、ドローンの飛行パターンを手動で修正しなければならなくなります。
飛行パターンを手動で修正する必要がないように、I値はできるだけ低くしておきたいものです。
Dゲイン
D ゲインは、P 値のショックアブソーバーのようなものです。
- D値が低すぎると、ドローンは十分に迅速に反応しません。
- D値が高すぎると、ドローンは急激な小振幅の振動を起こします。
- D値が高すぎると、ドローンは急激に小さな振幅で振動します。また、クアッドのレスポンスが低下し、ドローンの動きが鈍く感じられます。
ドローンが小さな急激な振動を始めるまで、Dゲインを増加させます。この値の50％まで下げます。
このビデオをご覧ください。これは、PID値とその変更の必要性を視覚的に評価するための素晴らしい実用的なリソースです。
PIDパラメーターを推定する最良の方法は何ですか
?
与えられたクアッドコプターに最適なPID値を数学的にシミュレーションすることもできますが、これはかなり本格的なもので、高度な数学とMatlabのような数学ソフトウェアを使いこなす必要があります。
最初の一歩を踏み出すのに役立つ論文をいくつかご紹介します。
- Stability Control of a Quad-rotor Using a PID Controller
- Altitude Control of a Quadcopter
- Stability Control of a Quad-rotor Using a PID Controller
しかしながら、ほとんどのドローン操縦者にとって、この時点で、すべての背後にある数学についてあまり心配することなく、ほとんどのぐらつき機能を取り除くことができるでしょう。
試行錯誤しているうちにわかってくるものです。
この時点では、まだドローンの揺れを止めることができていないかもしれませんね…。
ドローンのセットアップの他の側面をチェックする必要があります:。
ESCを調整する
使用しているESCのブランドの説明書を必ず確認してください。ほとんどのESCでは、「一度に全部」というアプローチがうまくいくことがわかっており、以下のビデオで見ることができます。
キャリブレーションを必要としないESCもありますが、設定を変更できるかどうかを説明書で確認してください。
DJIのドローンの場合は？
もしあなたがDJIドローンのぐらつきが原因でここに来たのであれば、IMUのキャリブレーションの設定を確認する必要があります。IMUとはinertial measurement unitの略で、加速度計、ジャイロスコープ、温度計、気圧計からのデータを使用して、ドローンの動きや方向性を決定します。
多くの場合、DJI GO4アプリが問題を感知すると、IMUやコンパスの再キャリブレーションを促すメッセージが表示されます。必ずこのアドバイスに従って、ドローンのセンサーをキャリブレーションしてください。多くの場合、再校正しないと離陸できません。
フライトコントローラーの矢印を確認する
ドローンに搭載されているフライトコントローラーは、各モーターの回転数を指示する役割を担っています。ドローンのボディに搭載されている小さな回路基板です。
ほとんどのフライトコントローラーには、ドローンの正面を示す矢印がついています。
ほとんどのフライトコントローラーは、矢印がドローンの正面を向いていますが、もしフライトコントローラーをいじっていたら、ソフトウェアに伝えないとドローンが暴走してしまいます。
コンピューターに接続するとどのモーターが起動するかを確認する
もしあなたが自分でドローンを作っているのであれば、ドローンをコンピュータに接続してみてください。使用しているソフトウェアには、それぞれのモーターを別々に回転させるオプションがあるはずです。
この時点では、ポップがオフになっていることを確認してください。
1つのモーターを起動したとき、正しいモーターが起動していますか？それぞれのモーターがフライトコントローラーの指示通りに回転していることが重要です。
正しいモーターに正しい信号が送られないと、すぐに機体がふらついて墜落してしまいます。
モーターは正しい方向に回転していますか
それぞれのモーターが正しい方向に回転していることを確認してください。
4つのモーターの場合、2つのモーターは時計回りに、2つのモーターは反時計回りに回転しているはずです。
最後に
時間をかけてPIDチューニングを実際にチェックし、2、3回テストフライトを行って、設定に満足し、大きなスケールの振動を見ていないことを確認してください。