Як читати лог Blackbox: від хвилястих ліній до діагнозу

Відкриваєш лог у Blackbox Explorer — бачиш тридцять графіків. Explorer показує все, що записав польотний контролер; висновки робиш ти. Нижче — ручний аналіз за сім кроків, а потім розбір реального логу з усіма знахідками bbdoctor, цифрами, способами перевірити їх на око та поясненням, коли автоматичний аналіз має сказати «не знаю».

Інструменти для читання логу

Ці інструменти доповнюють один одного: Explorer допомагає розібрати одну секунду польоту, а автоматичний аналіз підказує, яку секунду дивитися і що змінити.

Як читати лог вручну за 7 кроків

Назви полів наведено так, як вони записані в лог. Індекс 0 — roll, 1 — pitch, 2 — yaw. В Explorer відкрий View → Analyser (або натисни A), щоб запустити аналізатор спектра, а потім клацни графік у легенді.

1. Хронологія та режими. В одному файлі може бути кілька польотів — по одному на кожне армування. Перевір flightModeFlags: у режимах ANGLE і HORIZON відгук PID виглядає значно гірше, ніж в ACRO. rcCommand[3] показує висіння, скидання газу й панчі. Не довіряй спектрам через розриви в записі.
2. Гіроскоп і setpoint під час фліпів. Виведи разом gyroADC[0] і setpoint[0]. Гіроскоп перевищує ціль: перерегулювання. Коливання після зупинки стика: слабке демпфування або відскок. Відставання на 20–30 мс: млявий відгук. Додай axisP[0], axisD[0], axisF[0], щоб побачити, який складник штовхає квадрокоптер.
3. Мотори. motor[0..3]. 100% під час панчу на повному газі або короткого різкого фліпу — нормально; якщо мотори впираються в максимум під час маневрів на середньому газі, запасу тяги немає. Мотор, що зависає на холостому ходу після скидання газу, часто спричиняє пропвош. Якщо одна пара моторів увесь час працює сильніше під час висіння, перевір центр мас.
4. Спектр до і після фільтрів. Порівняй gyroUnfilt із gyroADC. Вище приблизно 80 Гц — це шум, а не рух апарата. Те, що проходить крізь фільтри, потрапляє в PID і нагріває мотори.
5. Частота залежно від газу. Діагональна лінія, що рухається вправо зі збільшенням газу, — це мотори й пропелери. Вертикальна смуга за будь-якого газу — резонанс рами, стека або антени (рис. 1).
6. I-складова під час висіння. axisI[0] і axisI[1] мають коливатися навколо нуля. Якщо значення весь політ тримається на одному рівні, контролер компенсує дисбаланс: зміщений центр мас, перекошений або зношений мотор.
7. Напруга і струм. Дивись vbatLatest і amperageLatest: просідання напруги на банку під час піків струму та напругу наприкінці польоту. Співвідношення стрибка напруги до стрибка струму приблизно показує внутрішній опір.

Для кроків 4 і 5 потрібен достатньо швидкий запис: частоти вище половини частоти запису складаються в хибні піки. Налаштування: посібник із налаштування Blackbox.

Один реальний лог від початку до кінця

Публічний лог, на якому побудовано приклад звіту: Betaflight 4.5.2, SpeedyBee F405 Mini, 4S, судячи з назви апарата VX3.5 — розмір 3,5 дюйма. Лог триває 110 с, у повітрі апарат був 107 с, увесь час у ACRO. Гіроскоп 8 кГц, PID 4 кГц, запис 1 кГц із сирими даними гіроскопа й eRPM. Нижче — головні з 20 пунктів звіту та пояснення, звідки взято кожну цифру.

Задні мотори навантажені на 50% більше: центр мас

Середня команда: задні M1 і M3 — 28,7%, передні — 19,2%. Понад 12% — попередження, понад 30% — критичне значення. Підтвердження: медіана I-складової pitch дорівнює 45, а не близька до нуля, тобто контролер увесь політ додає тягу ззаду. Зазвичай акумулятор або камера стоїть надто далеко позаду; якщо причина інша — це тривалий швидкий політ уперед, і під час спокійного висіння різниця майже зникає. Це не проблема PID: пересунь акумулятор так, щоб квадрокоптер висів рівно на пальцях під центром рами.

Roll: перерегулювання 36% через feedforward

Перехідна характеристика roll: перерегулювання 36% (90% інтервал 29–44%). Результат отримано з 165 придатних перекривних вікон тривалістю одну секунду з 372 вікон, де рухався стик; половини заданої кутової швидкості досягнуто за 8 мс. Нижня межа понад 15% — це знахідка. Але рекомендація тут не «знизь P» і не «підніми D». Під час швидких рухів стиком feedforward виконує 60% роботи (FF порівняно з P), а гіроскоп у середньому випереджає setpoint на 3 мс: FF перетягує квадрокоптер. Тож змінюємо тільки FF: f_roll 120 → 102, на 15% нижче значення у твоєму профілі; P і D не чіпаємо. Якщо перерегулювання залишиться лише на різких фліпах, наступним кроком буде feedforward_boost 15 → 8. Для pitch та сама картина: 28% (23–37%), FF — 56%, f_pitch 125 → 106.

set f_roll = 102
set f_pitch = 106
set simplified_pids_mode = OFF
save

Навіщо simplified_pids_mode: у цьому лозі значення PID не відповідають повзункам, і Configurator перезапише їх під час наступного збереження.

На око ти не побачиш 36%: тут пік лише на 22 град/с (9%) перевищує ціль. Перехідна характеристика — це реакція на ідеальний миттєвий стрибок, обчислена деконволюцією 165 вікон; реальний рух стиком — це наростання приблизно за 100 мс. На ньому видно те саме інакше: гіроскоп випереджає setpoint, а піки FF майже вп’ятеро більші за P. Докладніше: налаштування PID за Blackbox.

Сирий шум 4,1 град/с: справа в механіці, а не у фільтрах

Сирий шум гіроскопа вище 80 Гц: roll — 4,1, pitch — 2,4, yaw — 2,5 град/с, трохи вище порога попередження 4 град/с. Після фільтрації — 0,53 град/с із затримкою близько 1,4 мс; у звіті фільтри оцінено як справні. Тож залиш їх і перевір пропелери, підшипники та кріплення стека. Вібрація з частотою обертання кожного мотора однакова (M1 — 1,1, M2 — 0,5, M3 — 1,8, M4 — 1,9 град/с), а різниця RPM за однакової команди не перевищує 1,9%. Як шукати несправний мотор, коли розкид великий: посібник із вібрації моторів.

Мотори розкручуються до 610 Гц, а лог записується на 1 кГц

За eRPM мотори розкручуються до 610 Гц, але лог із частотою 1000 Гц бачить лише до 500 Гц. Вищі частоти складаються вниз, тому 610 Гц відображається як 390 Гц. Аналіз окремих моторів справляється з цим (він використовує фазу обертання з eRPM), але спектр і резонансні частоти стають неоднозначними. Виправлення:

set blackbox_sample_rate = 1/2
save

Тремтіння FF через радіоканал: 2,1% діапазону моторів

Поки рухаються стики, FF вище 40 Гц (поштовх на кожному кроці радіоканалу) становить 2,1% діапазону моторів для roll і 1,7% для pitch; відповідно 34 і 28 поштовхів за секунду перевищують 5%. Корисний FF нижче 12 Гц: 1,5 і 1,2%. Коли стики нерухомі — 0,40%, отже, причина у кроках стика. Частота каналу — 494 Гц, згладжування стика — 185 Гц. На FF припадає 89% високочастотного шуму виходу PID, на D — 10%, тож не знижуй D і не змінюй D-фільтри: це лише збільшить затримку. Спершу знизь FF, а наступного польоту додай згладжування:

set feedforward_averaging = 2_POINT
set feedforward_smooth_factor = 65
save

Підсилення D майже не вмикається

Налаштовано: d_min_roll = 30, d_roll = 45, підсилення — до ×1,50. bbdoctor вимірює фактичний множник за записаною D-складовою (нахил axisD відносно похідної гіроскопа на частотах 8–40 Гц, блоки по 0,25 с, із вилученою дією TPA). На найрізкіших маневрах D сягає лише ×1,06 для roll і ×1,04 для pitch. Ти літаєш на d_min, тож змінюй демпфування базовим D (стовпець Derivative), а не D Max. У версії 2025.12 назви відповідають інтерфейсу (базове d_roll, межа d_max_roll); дивись посібник із налаштування PID.

Пропвош 1,1 град/с: усе гаразд

Скидання газу: газ падає більш ніж на 25% свого діапазону за 0,15 с, починаючи з рівня понад 35%. Таких випадків 46; два одразу перейшли у фліп, і bbdoctor вилучає їх, оскільки рух стиком створює ті самі частоти 15–80 Гц. Для 44 чистих скидань газу різниця між гіроскопом і setpoint на частотах 15–80 Гц через 0,08–0,6 с після скидання становить 1,1 град/с RMS, переважно близько 20 Гц; норма — до 4. Виправляти нічого не треба; якщо проблема все ж дошкуляє, дивись посібник із пропвошу.

Акумулятор: 3,23 В на банку за струму 72 А

На старті було 3,84 В на банку — акумулятор не повністю заряджений. Мінімальна напруга під навантаженням (понад 0,5 с) — 3,23 В, піковий струм — 72 А, наприкінці — 3,66 В, витрачено близько 248 мА·год. Внутрішній опір — приблизно 7 мОм на банку, за 182 різкими змінами струму, разом із проводкою. Акумулятор працює на межі: попередження.

Інші результати

• Затримка від setpoint до обертання: roll — 4,1 мс, yaw — 4,6 мс (норма з FF: 4–12 мс), плюс 1,3 мс від радіо до setpoint; для pitch надійного значення немає.
• 34 панчі: за 0,4 с квадрокоптер нахиляється на 2,5° за pitch і на 0,5° за roll; норма — менше 3°.
• Різких зупинок замало (roll — 2, pitch — 1, потрібно 6): відскок не перевірено.

Як перевірити кожну знахідку в Explorer

Чому деякі знахідки повідомляють «замало даних»

За малої кількості даних аналізатор має промовчати, інакше він упевнено рекомендуватиме нісенітниці. Мінімальні вимоги bbdoctor:

Приклад: у лозі Betaflight 4.2.5 (2 кГц, 4S, 215 с у повітрі) є 15 скидань газу, але 12 із них одразу переходять у фліп або рол. Середній «пропвош» становить 18,4 град/с — критичне значення (поріг 10). Для окремих скидань діапазон — від 1,4 до 58,6 град/с; великі значення припадають на фліпи. Для трьох чистих скидань — 1,8 град/с, норма. Інструмент, який враховував би маневри, порадив би підвищити D та оберти холостого ходу квадрокоптера, де пропвошу немає.

Другий запобіжник — «похибку методу вже віднято». Деконволюція показує невелике перерегулювання навіть для ідеального відгуку, особливо коли setpoint не записано й його відновлюють за рухом стиків. bbdoctor виконує той самий розрахунок для setpoint, зміщеного на таку саму затримку, і віднімає результат. У лозі Betaflight 4.5.1 без setpoint (801 Гц, 6S) сире перерегулювання pitch становило 29%, із них 9% — похибка методу, у звіті лишилося 20%. Для yaw усе сире значення 9,6% пояснювалося похибкою: перерегулювання не було.

Як визначити, чи можна довіряти цифрам

• Інтервали. Відгук обчислюється окремо для кожного вікна тривалістю одну секунду, а перерегулювання зчитується з медіанної кривої. 90% інтервал отримують, повторно вибираючи вікна й перераховуючи криву 200 разів (бутстреп). «36% (29–44%)» означає, що навіть нижня оцінка перевищує 15%.
• Висновки. Нижня межа вище 15%: знахідка з командами; вище 35% за наявності понад 50 вікон: критично. Оцінка до 15% і верхня межа нижче 25%: норма. Вузький інтервал трохи вище норми — «граничне значення», змінювати нічого не треба (roll у лозі 4.5.1: 17%, 15–24%). Широкий інтервал — «невизначено»: виконай ще 5–6 маневрів.
• Перехресні перевірки. Якщо мотори шумлять або шум проходить крізь D, рекомендації підвищити D не буде. Якщо FF виконує понад 45% роботи, а P додає мало, знижують FF, а не P.
• Без вигаданого перерегулювання. Жорстке обмеження деконволюції (25 Гц, як у PID-Analyzer) додає близько 10% хибного перерегулювання (ефект Ґіббса). Натомість bbdoctor використовує гаусове ядро 30 Гц; на синтетичних логах чиста затримка дає 0%, демпфування ζ = 0,5 — 15% за справжнього значення 16%.

Порядок роботи: одна зміна за політ

1. Запиши 1–2 хвилини в ACRO: висіння, плавні повороти, 5–6 скидань газу, 6–8 фліпів і стільки ж ролів із різким поверненням стика в центр, 6–8 панчів із нерухомими стиками.
2. Завантаж лог у онлайн-аналізатор Blackbox. Спершу перевір критичні проблеми та механіку: налаштовувати PID на незбалансованій рамі зі сколотими пропелерами немає сенсу.
3. Одна зміна за політ. Тут: акумулятор, потім FF, потім згладжування FF. blackbox_sample_rate можна змінити разом із будь-яким кроком, оскільки на політ він не впливає. Перед налаштуванням від акумулятора зніми пропелери.
4. Залиш ті самі пропелери, візьми подібний акумулятор із приблизно таким самим зарядом і літай у тому самому стилі.
5. Скористайся пунктом «Порівняти аналізи» в історії. Якщо 90% інтервали до і після зміни перекриваються, це означає «без змін». Польоти в різному стилі буде позначено (середній газ відрізняється на 10% діапазону або більше чи один політ утричі довший).

Обмеження

• INAV і EmuFlight не записують RPM окремих моторів, тому немає перевірки вібрації або порівняння RPM для кожного мотора. Дивись аналіз Blackbox у INAV.
• ArduPilot і PX4 за замовчуванням записують гіроскоп із низькою частотою; для спектрів, перехідної характеристики й пропвошу потрібно близько 200 Гц. ArduPilot: біт 19 (IMU_RAW) у LOG_BITMASK і INS_RAW_LOG_OPT = 9 (версія 4.5+); PX4: біти 4 (High rate) і 8 (Raw FIFO gyro) у SDLOG_PROFILE. Докладніше: ArduPilot, PX4.
• Для гелікоптерів Rotorflight немає перевірки балансу моторів і критичних висновків; реакція PID наводиться лише для інформації.
• Логи ArduPlane, Rover, Sub і літаків із нерухомим крилом PX4 не приймаються; у логах симулятора (SITL) пропускаються перевірки обладнання й акумулятора.
• Порогові значення налаштовано для FPV-квадрокоптерів Betaflight; для більших дронів вважай їх приблизними й порівнюй із попередніми логами того самого апарата.
• Самі по собі розриви не заважають (аналіз використовує безперервні ділянки). Якщо лог пошкоджено (втрачено понад 10% кадрів або пошкоджені кадри часто переривають запис), знахідки щодо PID, шуму й резонансу знижуються до інформаційних, без команд.

Далі — за проблемою: шум і фільтри, пропвош, PID за перехідною характеристикою.

Оновлено: 2026-10-22