速率、Expo与模式响应¶

速率和指数曲线（Expo，Exponential）决定操作者输入如何变成姿态或角速度目标，主要改变“手感”和任务可用性。比例积分微分控制器（PID，Proportional-Integral-Derivative Controller）及相关滤波负责飞行器能否稳定、准确地跟随这些目标。

两类参数不能混为一谈。飞行器存在振荡、过冲、漂移、动力饱和或机械异常时，应先恢复闭环稳定性，再讨论摇杆曲线。降低速率可能暂时让问题不明显，但不会修复控制问题。

速率Expo与模式响应

三类参数分别控制什么¶

不同平台使用的名称和数学模型可能不同，但通常都包含三个可以区分的作用。

中心灵敏度¶

中心灵敏度描述摇杆在中位附近小幅移动时，目标量变化有多快。

中心过于灵敏时，常见表现包括：

悬停和狭窄空间修正显得突兀；
操作者的细小手抖被放大；
云台画面出现频繁的小幅姿态变化；
模式切换后的第一下输入过强。

中心过于迟钝时，常见表现包括：

小扰动需要更大杆量才能修正；
精确航线或构图难以保持；
操作者持续增加输入后突然得到较大响应；
接近地面时难以作细小姿态调整。

中心灵敏度不是PID比例增益。前者改变期望值如何随输入变化，后者改变闭环如何根据误差产生控制作用。

曲线与Expo¶

在许多速率模型中，Expo用于改变中心区域与外侧区域之间的输入曲线，但它是否改变中心斜率或端点能力取决于具体公式。

必须先确认平台对Expo的定义：

正值是否让中心更柔和；
曲线作用于角度目标还是角速度目标；
曲线是否与基础速率、超级速率或响应时间共同计算；
配置工具显示值是否已经换算；
每个轴能否独立设置；
不同配置档或飞行模式是否使用不同曲线。

不能仅凭“Expo越大越柔和”的经验操作。不同平台、版本和模型可能使用不同公式，界面名称相同也不保证含义相同。

例如，Betaflight的Actual Rates模型把Center Sensitivity和Max Rate作为独立输入，Expo主要移动曲线拐点，不改变中心灵敏度和最大速率；Quick Rates及其他模型的参数耦合方式不同。修改前必须固定速率模型并保存修改前后曲线。

最大角速度或最大姿态命令¶

在角速度模式中，满杆通常对应最大期望角速度。它决定飞行器在操作者持续给满输入时能够请求多快的滚转、俯仰或偏航。

在自稳角度模式中，满杆通常先对应最大倾角，外层角度控制器再生成角速度目标。此时：

最大倾角不等于最大角速度；
外层响应速度会影响到达目标倾角的过程；
内层角速度控制仍负责跟随；
导航、速度或位置限制可能进一步约束响应。

因此，界面中的“速率”必须结合当前模式和参数元数据解释，不能默认它总是角速度上限。

模式改变的是命令语义¶

同一个摇杆位置在不同模式下可能代表完全不同的目标。

角速度模式¶

角速度模式通常把滚转、俯仰和偏航输入映射为角速度目标。

松杆后目标角速度回到零，但机体不一定自动回到水平。适用性取决于操作者能力、任务需求、场地和批准包线。

需要分别验证：

中心附近的小角速度请求；
常用杆量下的跟随；
满杆目标是否达到批准上限；
松杆后的停止响应；
三个轴的差异是否有明确理由。

自稳角度模式¶

自稳角度模式通常把滚转和俯仰输入映射为倾角目标，松杆后回到水平目标。

应关注：

中心附近倾角变化是否足够细腻；
最大倾角是否满足任务且不越过批准边界；
角度目标到角速度目标的过渡是否平顺；
偏航轴是否仍采用角速度命令；
松杆回正是否出现过冲或振荡。

若松杆回正存在控制异常，不能只增加Expo让操作者少触发问题。

混合或过渡模式¶

部分平台提供角速度与自稳特性混合、姿态限制逐步释放或其他过渡模式。

这类模式必须根据固定版本文档和实际日志确认：

混合发生在哪一段杆量；
模式边界是否连续；
端点对应倾角还是角速度；
切入与切出时控制目标如何变化；
安全动作是否会强制进入其他模式。

模式名称不能代替控制语义。名称相近的平台功能也可能不同。

位置、速度与任务模式¶

位置保持、速度控制、航线、返航和自动任务通常不直接使用人工速率曲线控制全部运动。

应区分：

摇杆是在请求倾角、速度、位置偏移还是航向变化；
导航控制器是否设置独立速度、加速度和倾斜限制；
手动输入是否覆盖、偏置或暂停任务；
模式切换时目标是否无突变；
自动模式限制是否属于批准飞行包线。

不要把人工模式中满意的速率配置直接视为自动任务响应已经通过。

调校前硬门禁¶

开始手感调校前必须确认：

机体结构、紧固件、电机和螺旋桨状态正常；
传感器方向、校准和健康状态通过；
遥控通道、端点、中位、死区和失联检测通过；
电机映射、转向和混控正确；
当前固件、硬件和完整参数已归档；
基础PID、滤波和前馈配置已在批准条件下证明稳定；
无持续振荡、异常噪声、过热或输出饱和；
测试场地、人员边界、天气和中止程序已批准；
当前电池、载荷和任务剖面处于已有批准包线内。
本轮D层测试卡已经独立签署：中心和常用杆量测试至少为D1；端点、模式切换或代表性任务动作必须按D2批准。

任一项不满足，状态记为阻断，不进入速率或Expo试飞。

先控稳，再调手感¶

调校顺序固定为：

排除机械、电气、传感器和执行器故障；
在基准速率下证明闭环稳定；
固定PID、滤波、混控和动力限制；
明确每个模式中的输入语义；
调整中心灵敏度；
检查中段曲线连续性；
在批准包线内验证端点能力；
重复模式切换和任务动作；
冻结通过的速率配置并归档差异。

速率调校期间若必须修改PID或滤波，应终止当前对比。先建立新的稳定性基线，再从速率基线重新开始。

建立修改前基线¶

基线至少记录：

飞行器身份和硬件修订；
固件版本、提交和配置工具版本；
完整参数导出及文件摘要；
当前速率模型或输入映射模型；
滚转、俯仰和偏航的全部相关参数；
各模式、配置档和开关映射；
遥控端点、中位、死区和链路设置；
PID、滤波和前馈配置摘要；
电池、螺旋桨、质量、重心和载荷；
天气、场地和任务剖面；
日志配置、采样能力和时间基准。
D1或D2授权编号、允许动作、子包线、中止条件和签署人。

没有完整基线时，不允许仅靠截图开始修改。

定义任务响应¶

速率没有脱离任务的“最佳值”。应先为每种任务写出可观察要求。

任务	重点	不应牺牲
精细悬停或巡检	中心分辨率、低速可预测性	抗扰与中止能力
影像飞行	平滑输入、模式过渡、航向一致性	足够的姿态恢复余量
航线与测绘	自动模式限制、手动接管一致性	接管后可控性
高机动人工飞行	端点角速度、中段线性	闭环稳定与动力余量
训练	可预测、重复性、教员接管	既定训练包线

每个要求应有测试动作、合格判据和停止条件。不能用“更顺”“更跟手”作为唯一验收语句。

单变量调整方法¶

每轮只改变一个可解释因素：

只改变中心灵敏度，保持端点目标不变；
或只改变Expo，核对中心和中段变化；
或只改变最大角速度，保持中心目标可比；
一次只处理一个轴或一组明确耦合的轴；
不同时切换速率模型、PID配置档和飞行模式；
不在同一轮更换电池类型、螺旋桨或载荷。

平台参数可能互相耦合。若改变一个字段会同时影响中心斜率和端点，应根据固定版本公式生成修改前后曲线，不能把它称为单一效果。

地面与仿真预检¶

装桨飞行前，先完成：

读取运行态，确认目标配置档已经激活；
缓慢移动各轴摇杆，检查目标连续、方向正确；
记录中位、半杆和满杆对应的目标量；
切换所有计划模式，确认命令语义；
验证模式切换不会意外解锁或改变安全状态；
在固定版本仿真或回放中检查目标上限；
恢复开关默认位置并执行冷启动复核；
对比导出参数，确认只有批准字段发生变化。

地面显示只能验证映射和状态，不能代替真实气动力条件下的响应测试。

渐进试飞测试卡¶

每张测试卡只覆盖当前已批准包线内的一小步。

建议顺序为：

基线配置短时悬停，确认状态没有退化；
当前模式下执行小幅、单轴、对称输入；
执行常用杆量的阶梯或往返输入；
检查松杆停止或回正；
在仍有高度、空间和动力余量时扩大杆量；
分别验证滚转、俯仰和偏航；
验证计划使用的模式切换；
执行一段代表性任务动作；
着陆后立即检查温度、损伤和日志完整性；
只在本轮通过后批准下一步。

不得从悬停直接跳到满杆机动。端点测试必须有明确高度、方向、速度、空域、观察员和中止条件。

每轮必须记录的数据¶

至少记录：

实际遥控输入；
飞控生成的角度或角速度目标；
实际姿态和角速度；
模式和配置档；
PID各项或等效控制输出；
电机或执行器输出与饱和状态；
油门、供电电压和电流；
振动、剪裁或传感器健康标志；
操作者口令、动作时间和主观评价；
中止、异常和恢复过程。

主观手感应与日志时间点关联。例如记录“测试卡3，第4次俯仰往返，停止偏急”，而不是只写“俯仰不舒服”。

如何解释常见现象¶

现象	先检查	不应立即采取的动作
中心轻触就晃动	输入噪声、死区、中心斜率、闭环振荡	直接大幅增加Expo
满杆仍转得慢	目标值、模式限制、动力余量、输出饱和	直接提高PID
目标很快但实际跟不上	动力、饱和、控制增益、滤波和结构	继续提高最大速率
松杆后过冲	目标轨迹、闭环阻尼、积分状态	用低速率隐藏
模式切换突跳	两侧目标语义、当前姿态、切换逻辑	让操作者记住补杆
只有偏航迟缓	偏航目标、动力分配、机架气动和饱和	复制滚转参数

日志中目标已经平滑而实际响应振荡，问题属于闭环、动力或结构，不属于Expo曲线。

日志中实际响应准确跟随目标，但操作者难以给出细小命令，才有充分理由检查中心灵敏度和Expo。

停止条件¶

出现以下任一情况，立即结束当前飞行并返回诊断：

高频或低频振荡；
目标与实际响应明显分离；
电机输出持续饱和；
异常振动、噪声、温度或气味；
模式、配置档或输入语义不确定；
位置、姿态、遥控或动力告警；
飞行器超出当前批准高度、速度、姿态或距离；
操作者工作负荷超过测试卡预期；
日志未启动或关键字段缺失；
天气、场地或人员边界改变。

停止后保留现场参数和原始日志。未经分析，不继续用另一组速率“试试看”。

通过标准¶

速率与模式响应通过，至少需要证明：

基础闭环在修改前后都稳定；
中心输入满足任务所需的分辨率；
中段曲线连续且操作者可预测；
端点目标不超过项目批准限制；
实际响应能在动力和控制余量内跟随目标；
各模式命令语义和切换行为已经验证；
代表性任务动作可重复完成；
没有用速率参数掩盖控制、机械或动力问题；
修改差异、原始日志和回滚配置完整；
通过范围只覆盖已执行的条件。

检查理解¶

中心灵敏度和最大角速度分别影响什么？
为什么Expo不能修复闭环振荡？
同一摇杆位置在角速度模式和角度模式中有什么不同？
为什么模式分别通过不等于模式切换已经通过？
什么证据能够支持三轴使用不同速率？
为什么速率调校期间修改PID后要重新建立基线？