基于px4架構的算法設計

在眾多無人機類型中，四旋翼因其具備垂直起降、穩定性強、結構相對簡單等特點而得到廣泛應用。目前，無論是學術界還是工業界，關于四旋翼的研究都在不斷深入，關于四旋翼的拓展運用不斷增加。因此，學習與研究四旋翼相關的技術有著良好的實用價值。

學習四旋翼，首先必須具備一個良好的實驗平臺。

對于初學者，由于缺乏經驗，往往難以合理地選擇與搭配各個模塊，容易忽略主次。例如，對于機架，首先要考慮的就是強度，因為這直接關乎無人機的振動，而振動影響傳感器數據質量，數據質量影響最終的控制效果；其次要考慮的是是否安裝方便，例如有的無人機使用圓形碳纖管作為機臂，這樣很難將電機安裝水平，最終也會影響無人機的控制效果。

無人機底部示意圖

電機與電調也是至關重要的，廉價的電機電調往往不僅容易燒壞，而且炸機后是否容易軸偏，導致無人機動力不平衡。

電調連接

此外，這些電機電調還有看不到的缺陷，例如響應不夠平滑，響應延遲大等。相反，一套優異的動力系統不僅能保證無人機的高性能，還能使用很久，免去維修所用的時間。

除了機架、電機與電調，螺旋槳與電機的匹配，選4S還是6S鋰電池等也很有講究。飛控與傳感器更是需要長期使用的經驗才能做出合適的選擇。

此處針對學習與對科研場景，采用優質飛行套件，推出一個高性能的微型四旋翼平臺——「御風250」。

御風250」無人機「

「御風250」具備三大方面的優勢，一是模塊選型、二是仿真套件、三是課程支持。

首先，「御風250」通過選擇合適的模塊，機架采用寬邊X型布局，軸距225mm，總質量600g，續航21分鐘?！赣L250」支持PX4固件，配備的傳感器為IMU、磁力計、氣壓計、GPS、光流與激光測距模塊，支持室內外定點穩定懸停。

該無人機的優勢見下表：

其次，提供該無人機的模型參數與對應的Gazebo仿真環境。

此處提供無人機的質量、轉動慣量、油門拉力曲線與升力系數等物理量，擁有這些參數，就可以在仿真環境中搭建對應的無人機模型。

擁有仿真環境，一方面可以驗證控制邏輯。通過在仿真環境中測試，消除自身算法邏輯問題，仿真通過再將代碼下載到實物平臺，有效降低炸機風險。另一方面可以驗證控制算法，在新設計一種控制算法時，往往很難知道參數大致為多少，數量級有時都很難確定，通過在仿真環境里調節，降低人力物力成本。其實，當模型參數精度較高時，甚至可以根據理論得到參數的合理范圍，極大提高設計效率，實現從理論到實際的跨越。

審核編輯：黃飛

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