四旋翼 PID 控制

一、PID 原理

   偏差控制，利用目标值（期望值）与实际测量值构成的偏差（误差）对被控对象进行线性的控制。偏差 = 目标值 - 测量值。

二、四旋翼串级双闭环 PID 控制

  对于四旋翼，可以理解外环为角度环，内环是角速度环。

1. 外环

1. 目标值：期望轨迹，即期望的姿态角度。
2. 测量值：实际的姿态角度。
3. PID控制器的输入：目标值 - 测量值。
4. PID控制器的输出：提供使测量值趋近于目标值的方法
   注：
   ①. 外环是位置反馈 -> 反馈了当前的位置，即当前偏航了多少角度。
   ②. 外环控制是为了达到期望的角度，因为角度是由角速度积分得到，dT时间，外环输出的控制量反应角度的偏差值，dT时间的角度偏差即角速度，所以把外环PID的输出作为角速度来用，外环的输出就是我们想要达到的角速度。把外环的输出作为内环的输入（内环的目标值），即我们期望角速度进行怎么样的变化，才能使姿态角度达到我们期望的姿态角度。

2.内环

1. 目标值：外环的输出，即期望的角速度。
2. 测量值：实际的角速度。
3. PID 输入：目标值减去测量值。
4. PID 输出：提供使测量值趋近目标值的方法。
   注：
   ①. 内环的目的是要达到期望的角速度，角速度直接与电机的转速有关系。所以内环 PID 的输出，作为实际调节电机转速的参数去使用。
   ②. 在纯姿态模式下，四旋翼电机的转速由两部分组成，遥控油门提供的是基础转速，PID的输出作为维持姿态平稳的调节转速。这就是纯姿态模式下飞机的高度不好控制的原因，要使飞机维持在一个高度，就需要基础转速所提供的升力刚好与重力相等。飞行过程中维持飞机平稳的是调节转速，它保证了飞机平衡的姿态。
     
     
     
     
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