px4姿态控制代码详解：STABILIZE模式与电机输出

本文档深入探讨了PX4飞行器姿态控制流程中的关键代码部分，特别是关注于STABILIZE模式下的操作。作者 Jingwenyi 在2017年5月10日分享了这些内容，主要涉及姿态控制的逻辑和电机输出的关联。 首先，姿态控制的核心流程开始于`Copter::stabilize_run()`函数，这个函数接收来自遥控器的输入信号（如俯仰、偏航和翻滚），并通过一系列计算将这些输入转换为期望的pitch、roll和yaw角速度。这是整个控制系统的起点，它确保了飞行器对驾驶员意图的响应。 在`Copter::fast_loop()`中，控制流程进一步细化。这里，期望的姿态信息被用来驱动低级别的速率控制器，仅依赖于惯性测量单元（IMU）的数据。`attitude_control->rate_controller_run()`执行姿态控制算法，生成目标角速度 `_rate_target_ang_vel`。随后，`motors_output()`函数根据这些角速度实时调整电机输出，以实现飞行器的姿态稳定。 转换姿态到角速度的关键部分在`AC_AttitudeControl::input_euler_angle_roll_pitch_euler_rate_yaw()`函数中。该函数处理将用户的摇杆输入转换为实际的飞行姿态控制。如果前馈控制(`_rate_bf_ff_enabled`为真)启用，它会根据输入变化、平滑增益、加速度限制和之前的角度速率来计算目标欧拉角速率。这有助于减小系统响应的延迟和提高动态性能。如果没有使用前馈，直接将遥控器输入映射到目标欧拉角，同时设置角速度为零。 最后，`attitude_controller_run_quat()`函数负责执行四元素姿态控制算法，将欧拉角转换为更稳定的四元数表示，以便更精确地控制飞行器的姿态。在整个过程中，代码密切协调遥控器输入、传感器数据和电机输出，以确保飞行器在STABILIZE模式下保持稳定且响应用户指令。 总结来说，本文详细揭示了PX4飞行器姿态控制系统中姿态控制流程的重要步骤，包括输入处理、角速度计算和电机输出的生成，以及前馈控制的运用，展示了如何通过精确的编程逻辑实现飞行器的稳定操控。理解这些核心代码有助于开发者深入学习和优化无人机控制算法。