无人机内外环轨迹控制

### 无人机内外环轨迹控制

#### 内外环控制架构概述
多旋翼飞行器建模建立的数学模型显示其为一个高阶系统，在设计控制器时采用内外环结构，其中外环的控制输出作为内环的控制输入[^1]。这种双层控制策略能够有效分离位置和姿态控制目标。

#### 外环控制原理
在外环部分主要负责路径规划与导航功能，即给定期望的位置坐标（X, Y, Z），通过计算得出所需的俯仰角(Pitch)、滚转角(Roll)，并将其传递至内环控制系统。此过程通常涉及PID调节机制来最小化实际位姿同设定值之间的偏差[^2]。

#### 内环控制原理
内环则专注于快速响应来自外部环境变化所带来的干扰因素，比如风力影响或是其他未预见情况造成的机体倾斜等问题；同时也承担着执行由上一层级传来的指令的任务——调整电机转速以维持特定的姿态角度。这里同样运用到了PD/PID算法来进行闭环反馈调控，确保平台能够在空中保持平稳状态[^3]。

#### Simulink仿真验证
为了测试所提出的基于内外环PD控制方案的效果，可以借助MATLAB/Simulink工具构建虚拟实验场景，并利用内置函数库中的模块搭建整个动力学方程求解流程图。这不仅有助于直观理解各个变量间的关系动态演变规律，而且便于观察不同参数配置下系统的整体性能表现特征。

% 定义Simulink模型文件名
modelName = 'Quadcopter_InnerOuterLoopControl';

% 打开已有或新建指定名称的simulink项目
if exist(modelName,'file') ~= 0
    open_system(modelName);
else
    new_system(modelName);
end