【开源】固定翼四轴通用的串级PID算法分享，非常稳定好调

电子月

声明：楼主是四轴飞行器的爱好者（废话，不喜欢会做这个！！？）以前学习过相关方面的知识，不过开始的时候没有太多资金，而且无刷电机很危险，所以先从小四轴开始玩起，经过一年的努力四轴终于可以比较稳定的飞行了（程序参考了匿名和蜂鸟四轴，感谢他们的无私奉献） 做的时候发很多人都在抱怨四轴参数难调，刚开始我也使用的是常见的pid控制，发现对参数确实十分敏感，很难达到稳定的效果，甚至直接使用陀螺仪的数据进行角速率反馈得到的效果都比它好。 通过查阅资料我发现四轴一般会被简化为一个低阻尼的二阶系统，角速率反馈恰恰可以增加它的阻尼（这个在二代的战斗机比如歼7中广泛采用，是改善阻尼的好方法）。于是我就是用了在固定翼飞机上常常采用的串级pid来调试，经过师兄理论上的指点，四轴已经可以比较稳定的飞行。 这个算法有固定翼的控制，和四轴控制原理相同。 首先使用角速率反馈作为内环，在用角度反馈作为外环，只要内环的参数调整合适，外环的参数从个位数变成六七十，四轴都可以稳定的飞行。 参数调节： 还有代码分享：     void GET_EXPRAD(void)                        //¼ÆËãÆÚÍû½Ç¶È,²»¼Ó¿ØÖÆʱÆÚÍû½Ç¶ÈΪ0,0     {             EXP_ANGLE.X = (float)(-(Rc_Get.ROLL-1500)/30.0f);             EXP_ANGLE.Y = (float)(-(Rc_Get.PITCH-1500)/30.0f);             EXP_ANGLE.Z = (float)(Rc_Get.YAW);     //        printf("%f %f\n",MPU6050_ACC_LAST.Y*cos(Q_ANGLE.X/57.3)-MPU6050_ACC_LAST.Z*sin(Q_ANGLE.X/57.3),MPU6050_ACC_LAST.X*cos(-Q_ANGLE.Y/57.3)-MPU6050_ACC_LAST.Z*sin(-Q_ANGLE.Y/57.3));     //        DIF_ANGLE.X = (ACC_AVG.Y*cos(Q_ANGLE.X/57.3)-ACC_AVG.Z*sin(Q_ANGLE.X/57.3))/500;     //        DIF_ANGLE.Y = (ACC_AVG.X*cos(-Q_ANGLE.Y/57.3)-ACC_AVG.Z*sin(-Q_ANGLE.Y/57.3)/500);       DIF_ANGLE.X = EXP_ANGLE.X - Q_ANGLE.X;       DIF_ANGLE.Y = EXP_ANGLE.Y - Q_ANGLE.Y;     //        DIF_ANGLE.Z = EXP_ANGLE.Z - GYRO_I[0].Z;     //        DIF_ANGLE.X = EXP_ANGLE.X - GYRO_I[0].X;     //        DIF_ANGLE.Y = EXP_ANGLE.Y - GYRO_I[0].Y;     //        DIF_ANGLE.Z = EXP_ANGLE.Z - GYRO_I[0].Z;     }     void CONTROL(void)     {             static float thr=0,rool=0,pitch=0,yaw=0;             static float rool_i=0,pitch_i=0;             static float rool_dif=0,pitch_dif=0;             static float rool_speed_dif=0,pitch_speed_dif=0;             float rool_out,pitch_out;             uint16_t THROTTLE;             GET_EXPRAD();             rool         = PID_ROL.P * DIF_ANGLE.X;             rool_i += PID_ROL.I * DIF_ANGLE.X * 0.002;             rool_i = between(rool_i,30,-30);             rool += rool_i;             rool += PID_ROL.D * (DIF_ANGLE.X-rool_dif) * 500;             rool_dif = DIF_ANGLE.X;       ///////////             pitch         = +PID_ROL.P * DIF_ANGLE.Y;             pitch_i += PID_ROL.I * DIF_ANGLE.Y * 0.002;             pitch_i = between(pitch,30,-30);             pitch += pitch_i;             pitch += PID_ROL.D * (DIF_ANGLE.Y-pitch_dif) * 500;             pitch_dif = DIF_ANGLE.Y;             ///////////     //             rool -= GYRO_AVG.X* Gyro_G;             rool_out=PID_PIT.P*rool;             rool_out += PID_PIT.D*(rool- rool_speed_dif)*500;             rool_speed_dif = rool;             pitch -= GYRO_AVG.Y* Gyro_G;             pitch_out=PID_PIT.P*pitch;             pitch_out += PID_PIT.D*(pitch- pitch_speed_dif)*500;             pitch_speed_dif=pitch;     //        rool=PID_PIT.I*(rool-GYRO_AVG.X* Gyro_G);     //        pitch=PID_PIT.I*(pitch-GYRO_AVG.Y* Gyro_G);     //        PID_YAW.dout = 20 * (MPU6050_GYRO_LAST.Z* Gyro_G-(Rc_Get.YAW-1500)/10);             PID_YAW.dout = 10 * (GYRO_AVG.Z* Gyro_G-(Rc_Get.YAW-1500)/10);             PID_ROL.OUT = rool_out;             PID_PIT.OUT = pitch_out;             PID_YAW.OUT = PID_YAW.dout;     /////////////     //        GYRO_I[0].Z += EXP_ANGLE.Z/3000;     //        yaw = -10 * GYRO_I[0].Z;     //     //        yaw -= 3 * GYRO_F.Z;             THROTTLE=Rc_Get.THROTTLE;             if(THROTTLE>1050)             {     //                if(THROTTLE>1950)     //                {     //                        THROTTLE=1950;     //                }                     THROTTLE = THROTTLE/cos(Q_ANGLE.X/57.3)/cos(Q_ANGLE.Y/57.3);                     moto1 = THROTTLE - 1000 + (int16_t)PID_ROL.OUT - (int16_t)PID_PIT.OUT - (int16_t)PID_YAW.OUT;                     moto2 = THROTTLE - 1000 + (int16_t)PID_ROL.OUT + (int16_t)PID_PIT.OUT + (int16_t)PID_YAW.OUT;                     moto3 = THROTTLE - 1000 - (int16_t)PID_ROL.OUT + (int16_t)PID_PIT.OUT - (int16_t)PID_YAW.OUT;                     moto4 = THROTTLE - 1000 - (int16_t)PID_ROL.OUT - (int16_t)PID_PIT.OUT + (int16_t)PID_YAW.OUT;             }             else             {                     moto1 = 0;                     moto2 = 0;                     moto3 = 0;                     moto4 = 0;             }             if(Q_ANGLE.X>45||Q_ANGLE.Y>45||Q_ANGLE.X<-45||Q_ANGLE.Y<-45)             {                     ARMED=0;                     LED3_OFF;             }     //        printf("moto=%d %d %d %d\n",moto1,moto2,moto3,moto4);             if(ARMED)        MOTO_PWMRFLASH(moto1,moto2,moto3,moto4);             else                        MOTO_PWMRFLASH(0,0,0,0);     } 复制代码