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外观

PX4 调参 Part 2：陀螺仪滤波

约 1174 字大约 4 分钟

2026-09-16

来源：PX4 Ultimate Tuning Guide - Part 2 Gyro Filtering（Chris Rosser） 前置：PX4 调参 Part 1 装机与基础设置流程总结 相关：PX4 滤波与 PID 调参、PX4 多旋翼四个控制环 目标：在噪声抑制最大与滤波延迟最小之间取平衡。滤波器是 PID 的地基，顺序为 滤波器 → Acro(Rate) → Stabilize → Altitude → Position → 自主导航。

1. 准备

  1. 换快卡：用 SanDisk Extreme 32 GB microSDHC（小文件写入最快，减少日志掉点）；PX4 目前不支持大于 32 GB 的卡。
  2. 设日志参数（QGC → Vehicle Configuration → Parameters）：
    • IMU_GYRO_RATEMAX：7 寸及以上设 800 Hz，5 寸及以下设约 1000 Hz（桨小转速高，需要更多高频信息）。
    • SD_LOG_PROFILE：在 default set 之外，再勾选 high rate 和 raw FIFO high rate IMU gyro。
    • 保存后 Reboot Vehicle。
  3. 安全前提：电机/桨方向正确（炸机最常见原因）、失控保护开关（kill switch）已验证可用。

2. 悬停测试

  • 用 Stabilized 模式（油门直接控制，松杆自动回水平）。
  • 有条件用测试台；否则在开阔、下方有软草/网的场地飞。
  • 解锁后先在地面轻微前后左右倾斜，确认各通道响应方向正确。
  • 起飞悬停 20–30 秒即可，降落上锁。

3. 下载并分析日志

  1. USB 连 QGC → Analyze Tools → Log Download → Refresh → 选本次日志 → Download。
  2. 上传到 logs.px4.io（Flight Review），访问权限选 share by link（日志含 GPS 位置信息）。
  3. 看 Angular Velocity Power Spectral Density 图：
    • 横轴上限约为 IMU_GYRO_RATEMAX 的 0.45 倍；若看不到预期的电机噪声，说明采样率不够，需调高该参数。
    • 电机基频 = 电机 RPM ÷ 60；图上可见基频及 2、3 次谐波。
    • 两叶桨在 2 倍频有明显噪声带；三叶桨在 3 倍频更强、2 倍频较弱（桨叶通过机臂的频率）。

4. 动态陷波（Notch）滤波

4.1 取 RPM 数据

  • 首选双向 DShot：DSHOT_BIDIR_EN = Enabled；MOT_POLE_COUNT = 转子磁铁数（小电机常见 14，很小的 12，大电机常见 28），用于把电调上报的电 RPM 换算成机械 RPM。频率最高、延迟最低。
  • 备选 ESC 遥测线：把所有电调遥测线并到同一个 UART 的 RX 脚，再把 DSHOT_TEL 设为该 UART。（视频中 Matek/“Miko Air 743 V2” 的 UART7 有 bug 无法用于 ESC 遥测。）
  • 标定转速范围：在 Position/Altitude 模式做爬升/下降飞行，记录常用最大/最小电机 RPM（视频示例：最大约 11000 RPM，最小约 5600 RPM）。

4.2 设置动态陷波

参数设置方法
IMU_GYRO_DNF_EN设为 1（仅用 ESC RPM）；若勾了 FFT 要取消
IMU_GYRO_FFT_EN关闭（FFT 引擎本系列不讲，更适合没有 RPM 数据的大机型）
IMU_GYRO_DNF_MIN= 最低电机频率 × 0.9 = (最低 RPM ÷ 60) × 0.9；例 5600÷60×0.9 ≈ 84 Hz
IMU_GYRO_DNF_BW初值取 DNF_MIN 的约 20%（例 ≈17 Hz），之后再压窄
IMU_GYRO_DNF_HMC两叶桨设 2，三叶桨设 3；普通机型设 4 以上没有收益
说明：动态陷波 Q 值恒定，频率升高时带宽同比变宽，正好覆盖转速变化引起的噪声漂移。
验证：看 raw angular velocity gyro 曲线，收窄带宽后曲线应基本不变；若突然出现高频“毛刺”，说明陷波两侧漏噪声，需把带宽稍微加大。

5. 陀螺仪低通滤波

  • 原理：机体真实转动一般在 30 Hz 以下，振动多在 50 Hz 以上（大桨低转速时振动频率会偏低）；截止频率越低噪声越干净，但延迟越大，延迟会拖慢对气流和打杆的响应。
  • 目标：在保证高频噪声被压住的前提下，把截止频率尽量提高。
  • 从 Angular Velocity FFT 图找“低频真实运动峰 → 安静区 → 电机基频峰”，把 IMU_GYRO_CUTOFF 设在第一个电机频率峰的左侧（示例 80 Hz）。
  • IMU_DGYRO_CUTOFF 始终 = IMU_GYRO_CUTOFF 的 1/2（示例 80/40；若陀螺 50→100，则 D 项 25→50）。两者必须同步改，否则可能出现响应很快但 D 延迟过大引起的自激振荡。

6. 迭代与完成标准

  1. 每次只抬高一点截止频率（保持 2:1），飞一次、看一次日志。
  2. 检查 raw angular velocity gyro 与 Actuator Controls FFT：一旦出现明显毛刺，或执行器 30 Hz 以上噪声明显增加，就停止继续抬高（会让电机发热、加重电调负担）。
  3. 反复几次，直到找到噪声抑制与延迟的最佳平衡。
  4. 完成标志：陷波精准罩住全部电机噪声 + 低通截止尽量高且无漏噪声 → 进入下一阶段 Rate PID 调参。

贡献者

salt235