Hallo Nils!

Respekt für deine Vorgehensweise. Ich finde sie richtig. Bei so einer schwierigen Aufgabe ist es meiner Meinung nach unabdingbar Schritt für Schritt die Probleme nach und nach zu lösen und am Anfang möglichst viele Freiheitsgrade einzuschränken.

Ich habe zwar noch keinen Quattrocopter gebaut, aber schon einige Regelkreise realisiert, allerdings nur elektronisch. Zusätzliche Mechanik im Regelkreis erschwert die Sache für mich. Will es aber trotzdem mal versuchen, dir weiter zu helfen.
Scheinbar hast du dich schon tief in die Regeltechnik eingearbeitet. Ich bin mir aber nicht sicher, ob du die mechanischen Grössen wie z.B. Trägheitsmasse berücksichtigt hast. Die zu berücksichtigenden Trägheitsmassen sind in deinem Fall nicht nur die Masse (Gewicht), sondern auch die rotierenden Teile wie Rotor des Motors und Propeller. Erschwerend kommt dann noch dazu, dass wahrscheinlich der Schub nicht proportional zur Ansteuerung (PWM) ist, sondern eher quadratisch. Aber vielleicht kann man das vernachlässigen, wenn man nur einen kleinen Teil der Kennlinie ausnützt.

Wie simulierst du die Regelschleife? Denn eine Berechnung von Hand dürfte doch etwas zu beschwerlich sein.

Gruss Waste