PID与前馈调校¶

比例积分微分控制器（PID，Proportional-Integral-Derivative Controller）与前馈调校是证据链的最后阶段。它不能修复机械振动，不能补偿错误的滤波配置，也不能把不完整日志变成有效证据。开始前必须已经完成：获批C层基线悬停、日志完整性检查、机械振动整改和滤波验证。

本章不包含01和03定义的C-S初始稳定化。若初始增益已经造成离地振荡，应先按平台官方流程保守降增益并重新建立C层基线；不能为了满足本章前置条件而继续驾驶不稳定机体。 PID与前馈分阶段调校

调校顺序¶

统一顺序为： 1. 固定硬件、载荷、固件和输入映射； 2. 取得健康基线日志； 3. 证明日志采样和时间连续性； 4. 关闭机械问题； 5. 验证滤波与温度； 6. 调内层角速度控制； 7. 调外层姿态控制； 8. 调前馈或输入整形； 9. 最后调速度、位置和导航控制。不得从本章的性能PID调校开始；C-S是唯一受限例外。不得在基础角速度和姿态不稳定时调导航PID。不得同时修改PID、滤波、倍率、前馈和输入整形。

前置门禁¶

C层基线已经通过；
本轮D1调校测试卡已经独立签署，包含授权编号、唯一参数改动、允许动作、包线、中止条件和批准人；
飞行器身份和起飞质量未变化；
螺旋桨、电机、轴承和机架机械健康；
飞控软安装无碰壳、压实和线束旁路；
日志有效采样率已知；
dropout没有覆盖测试动作；
原始与滤波后信号可区分；
当前滤波配置已经短测通过；
电机和电调温度基线通过；
当前参数和恢复参数均已导出；
操作者可执行明确的中止动作。任一项不满足时，调校状态写为阻断。

调校目标¶

目标是在预定飞行包线内取得： - 足够快且可预测的目标跟随； - 可接受的过冲； - 动作后快速、单调或有限次数衰减； - 稳态误差满足任务要求； - 外部扰动后能够恢复； - 电机输出保留足够余量； - 无持续高频振荡； - 电机和电调温度不过限； - 配置可以解释、复现和回滚。 “锁定感”“丝滑”可以记录为主观观察，但不能替代目标、响应、输出和温度证据。

先固定容易混淆的变量¶

调校期间保持不变： - 遥控链路更新率； - 遥控器端曲线和滤波； - 飞控端倍率和expo； - 最大角速度； - 油门曲线和推力模型； - 电池规格和荷电状态范围； - 螺旋桨型号； - 载荷和重心； - 滤波配置； - 飞行模式； - 测试动作； - 日志配置。确需改变其中一项时，结束当前系列并建立新基线。

证据字段¶

一次PID或前馈判断至少需要： | 字段 | 回答的问题 | | --- | --- | | 角速度目标 | 飞控被要求做什么 | | 实际角速度 | 机体实际做了什么 | | P、I、D与前馈输出 | 哪一项在产生控制作用 | | 电机或执行器输出 | 是否抖动、限幅或饱和 | | 油门与电池状态 | 动力工作点是否可比 | | 飞行模式 | 外层控制是否参与 | | 滤波前后陀螺仪 | 噪声是否被控制器放大 | | 温度 | 高频控制活动是否带来风险 | 字段缺失时只分析能够由剩余字段直接支持的问题。采样率不明或关键动作内有dropout时，禁止根据波形下PID或前馈结论。

测试输入¶

测试输入必须： - 预先写入测试卡； - 在操作者能力范围内； - 幅度从小到大； - 单轴进行； - 保留动作前后稳定段； - 不触发地面、围栏或输出饱和； - 在相近动力工作点重复； - 能被日志清楚识别。调校不要求激烈特技。短小、可重复的输入比长时间随意飞行更适合比较。

每轮固定流程¶

飞行前¶

保存当前完整参数；
写明唯一变更；
记录旧值和新值；
写出预期改善与副作用；
确认滤波没有变化；
确认日志空间和采样设置；
核对天气、电池和载荷；
复述中止条件。

空中¶

平稳起飞并短暂悬停；
先确认没有新的自激振荡；
只执行本轮规定的单轴动作；
动作后回到稳定状态；
不在空中继续修改参数；
任何异常立即落地。

落地¶

上锁（Disarm）并确认电机停止；
检查每个电机和电调温度；
等待日志完成写入；
下载原始日志；
先检查dropout、时间戳和字段；
再检查目标跟随、过冲和输出；
接受、拒绝或回滚唯一变更；
完成记录后才安排下一轮。

P项¶

P项根据当前误差立即修正。 P作用不足的候选证据： - 目标变化后响应明显滞后； - 持续存在与目标同方向的瞬时误差； - 扰动抑制偏弱； - 输出仍有足够余量。 P作用过强的候选证据： - 输入或扰动后出现快速振荡； - P输出与陀螺仪在同一频带持续活动； - 电机命令快速交替； - 温度或声音异常。这些现象也可能由延迟、结构共振、输出饱和或错误推力模型造成。因此不能只看“抖”就降低P，也不能只看“软”就提高P。

D项¶

D项提供角速度变化阻尼，也最容易放大高频噪声。 D不足的候选证据： - 快速动作后过冲明显； - 反向修正后仍多次摆动； - P项已经有足够响应而阻尼不足。 D过强或D噪声过大的候选证据： - D输出有持续高频活动； - 电机声音尖锐； - 无明显动作时电机命令仍快速抖动； - 短测试后电机或电调温度异常。发现D噪声时，先确认机械和滤波门禁没有失效。不得用继续提高D来压制由延迟或机械共振造成的振荡。

I项¶

I项处理持续误差和长期扰动。 I不足的候选证据： - 稳态目标长期达不到； - 持续风或重心偏移下保持能力不足； - 动作结束后存在缓慢偏离。 I过强的候选证据： - 低频缓慢摆动； - 饱和后恢复迟缓； - 长时间误差累积后明显过冲。分析I项时必须同时检查输出饱和。执行器已经到达上限或下限时，误差未消除不等于I增益不足。

前馈¶

前馈根据目标变化直接给出控制作用，不等待误差产生。前馈适合改善操作者指令跟随，不负责纠正阵风、模型误差或持续偏差。前馈过低的候选证据： - PID反馈最终能跟上，但目标变化初期响应落后； - P项需要先积累误差才产生足够输出。前馈过高或输入过于尖锐的候选证据： - 目标变化瞬间输出尖峰； - 响应抢先或明显过冲； - 摇杆噪声被转换为控制活动； - 电机温度或声音恶化。前馈必须在反馈环已经稳定后调。输入平滑、倍率和前馈会共同改变目标轨迹；同时修改会失去可归因性。

分阶段调校¶

阶段一：角速度环¶

先调内层角速度控制，因为所有姿态和导航模式最终依赖它。逐轴检查： - 上升时间； - 目标与响应延迟； - 峰值过冲； - 衰减次数； - 稳态误差； - P、I、D活动； - 电机输出余量； - 温度。滚转、俯仰和偏航的动力学不同，不能强迫参数相同。

阶段二：姿态或Level环¶

角速度环通过后，才检查姿态目标到角速度目标的外层响应。关注： - 回中后的水平恢复； - 姿态过冲； - 慢摆； - 最大角速度限制； - 外层是否命令了内层无法实现的目标。 Level表现不佳时，先确认角速度环仍然通过。

阶段三：前馈与输入整形¶

反馈环稳定后，使用相同输入检查操作者指令跟随。前馈和输入整形解决“命令如何到达控制器”，不修复扰动抑制和机械噪声。一次只改变前馈或一个输入整形因素。

阶段四：速度、位置与导航¶

只有角速度和姿态通过后，才允许调速度、位置、高度和导航参数。位置漂移还可能来自GNSS、磁罗盘、气压计、光流、估计器和风，不得全部归因于导航PID。

Betaflight 2026.6.2¶

固定版本、目标、配置器、PID profile和rate profile。 Blackbox默认1/4不是固定Hz，必须记录实际PID loop并计算有效采样率。日志设备可能为NONE；没有可用日志时不得进行本节的证据化调校。 RPM滤波只有在双向DShot和真实磁极数正确时才可信。 PID loop低于2 kHz时dynamic notch禁用；滤波状态不成立时不得继续推高增益。 Betaflight调校应保持： - 滤波配置不变； - 倍率和expo不变； - 每次只动一个增益维度； - 先看目标与陀螺仪跟踪； - 再看各项输出和电机命令； - 每轮落地温检。不在本文提供或复制任何机型的默认P、I、D、前馈或滤波值。

INAV 9.1.0¶

固定9.1.0固件、配置器、混控和完整diff。约1/32日志不足以诊断振动或PID问题，不能用于高频跟踪结论。 INAV多旋翼没有飞行中AUTOTUNE流程。不要把固定翼自动调谐概念或其他固件的AutoTune步骤套到INAV多旋翼。

INAV 9.1.0另有EZ-Tune辅助配置机制，但它不是飞行中自动辨识。该tag的PG_EZ_TUNE和ez_tune.c表明，启用后会按ez_*输入联动修改滤波、滚转/俯仰/偏航PID、前馈、速率、Expo、输入平滑和动态滤波等多组字段。该版本虽然定义了ez_expo，实现中没有读取它；实际Expo由ez_rate同时改写rcExpo8和rcYawExpo8。因此不得依赖ez_expo产生效果，也不能把ez_rate解释为只改变速率。使用前必须确认当前Configurator是否暴露对应入口，保存启用前后全量diff，把整组联动字段视为一个不可拆分候选，再按机械、滤波、稳定性和手感阶段分别验证。

正确阶段是： 1. 先使基础滚转、俯仰和偏航PID稳定； 2. 再验证Level模式； 3. 最后才调高度、速度、位置和导航PID。导航模式表现差时，不得跳过基础环直接改导航参数。

ArduPilot Copter 4.7.1¶

固定Copter-4.7.1发布版本、参数文件和DataFlash日志。官方过程必须保持： 1. preparation； 2. initial flight； 3. evaluation； 4. notch； 5. manual tuning或QuikTune； 6. AutoTune； 7. input shaping。本专题的基线悬停对应initial flight证据，机械与滤波章节对应评估和notch门禁。 AutoTune前，飞行器必须已经能在AltHold基本稳定飞行。 AutoTune不是救援不稳定机体的第一步。执行manual、QuikTune或AutoTune时： - 使用官方步骤和中止方式； - 保存原始与候选参数； - 监视消息和DataFlash日志； - 按阶段测试候选增益； - 不满意时恢复原增益； - 完成后再处理input shaping。

PX4 v1.17.0¶

PX4控制器调校顺序是： 1. rate； 2. attitude； 3. velocity/position。调参时官方要求关闭MC_AIRMODE。每次参数变更前落地，不在空中手工改变参数。调校完成并验证后，再按官方流程恢复需要的airmode状态。 PX4 Auto-tuning前，飞行器必须已经能够稳定飞行并通过预调测试。多旋翼默认在落地上锁后应用AutoTune结果。应用后必须谨慎起飞，手工验证新参数，并保留恢复旧参数的方法。本知识库不复制PX4示例增益或其他机体的参数。

不能跨平台复制参数¶

即使参数名称相似，不同平台也可能具有不同： - 控制器结构； - 单位与归一化； - PID形式； - D项输入； - 前馈定义； - 混控和饱和处理； - 抗积分饱和逻辑； - 滤波位置； - 循环频率； - 参数联动方式。

因此只迁移调校方法和证据要求，不迁移数值。

中止与回滚¶

出现以下任一项立即结束本轮： - 高频振荡； - 振荡幅度增长； - 动作后无法快速恢复； - 输出持续触顶或触底； - 电机失步、异响或推力异常； - 电机或电调温度超过项目限制； - 姿态估计或模式异常； - 日志记录中断； - 实际动作与测试卡不一致； - 场地或人员边界被破坏。

落地后恢复上一份已验证参数，保存失败日志和差异，不用下一项修改覆盖失败原因。

完成标准¶

机械与滤波门禁保持通过；
每项修改有单独日志；
日志无影响结论的dropout；
角速度目标跟随满足项目标准；
姿态响应满足项目标准；
前馈没有制造不可接受的尖峰；
电机输出保留任务所需余量；
电机和电调温度通过；
结果在相近条件下可重复；
平台专用自动调校前置条件全部满足；
最终配置、差异和回滚包完整。

结果标签¶

基线、机械、滤波门禁：通过/阻断
平台与版本：填写
D1授权编号：填写/未授权
本轮阶段：rate/attitude/feedforward/navigation
唯一变更：填写参数与旧值/新值
日志有效采样率：填写Hz/不明
dropout：填写比例与位置/不明
目标跟随：通过/不通过/证据不足
输出余量：通过/不通过/未测
电机与电调温度：通过/不通过/未测
本轮决定：接受/回滚/阻断
恢复配置：填写文件

检查理解¶

为什么PID与前馈必须排在机械整改和滤波之后？
D项过强与机械噪声可能产生哪些相似现象？
为什么前馈不能纠正持续外部扰动？
INAV多旋翼的基础PID、Level和导航PID顺序是什么？
PX4调参和AutoTune应用分别有什么落地要求？