我的飞控人生

序言

前面我们聊了几节无人机的理论知识，可能大家会觉得有点枯燥，那之后呢我会在理论和实践中穿梭着进行讲述。本来打算今天来讲讲px4里面的各种算法，但邻近春节，这么喜庆的环境下写技术感觉有点太沉重了，所以借这个机会先简单聊聊我的飞控人生。由于写这篇文章之前没有问过任何人的许可，所以里面不会出现人名、学校名、公司名，只是对我自己做过的事情做一个简单的回顾。

阶段一：初学咋练

我是从12年开始接触无人机的，在那之前我是学物理的，所以总体来说理论知识还算扎实一些，但是对飞控基本是一窍不通的，所以你们也不用担心自己入门太晚，只要你对无人机有兴趣，愿意花时间去研究它，你就可以掌握很多知识。虽然我本科阶段是学物理的，不过你让我现在给你讲量子力学啊、偏微分方程啊，那是不可能的了。

12年开始刚接触无人机的时候，无人机没有后来几年那么火爆，开源飞控也不怎么流行，至少在国内是不怎么流行的，所以整个飞控系统都是需要自己做的，包括硬件、系统、算法、软件、地面站都需要从头开始做，我呢也不是马上做飞控的，一开始是写地面站软件，还记得用的是labwindow的软件，从头开始写，最后做出来的地面站虽然不说非常美观，但也在后面几年的测试中发挥了很重要的作用，再后面地面站的开发我就建议使用Qt了，也不是由我来写了。这段写地面站软件的日子不是很长，但对后面做无人机飞控还是有很大帮助的，因为地面站跟飞控之间是交互的，遥测的信号下来，遥控的信号上去，写地面站软件就要对测控协议非常清晰，还要一起设计测控协议，这就帮着你了解整个无人机系统的组成和运行方式。

阶段二：摸爬滚打

到了13年开始做飞控，直升机的飞控，做飞控跟写地面站是有很大差别的，难度也要高一个数量级，因为它不是一个分割开来的模块，你需要了解飞机的运动学和动力学模型，掌握控制律算法，还要设计制导律和导航算法，你还需要知道怎么调试控制律参数，不过那会儿导航系统是用现成的，虽然看起来好像省去了很多麻烦，但是这些昂贵的导航系统并没有看起来那么好使，动不动就航向漂给你看，速度信息时不时地就被振动给震飞了，所以很多时候我们都是在解决这些看似不重要的问题，但慢慢的总算是飞起来了，也可以比较稳定的飞行了，那会儿几乎每天都有十来个小时在做这些事情，不断的更新代码，仿真、试飞、分析数据，循环往复，日复一日，到现在我还是很怀念那一段青春岁月。

阶段三：小有成果

再往后就到了14、15年，那段时间一直是优化飞控算法和飞控软件的过程，同时也会去研究一些新的控制算法，什么反步法啦、自抗扰啦、自适应啦，matlab里做做仿真，然后也会放到飞机上去做一些试飞，一开始这些算法真的很难稳定飞起来，但是凭借着丰富的调试经验，慢慢的有一些算法是可以稳定飞行了，但由于一些原因，这些新控制律算法的试飞工作就没有进行下去了。到了15年开始，我对开源飞控ardupilot进行了研究，一开始就是装在亚拓450上飞一飞，发现状态还可以，飞行也比较稳定，然后就开始研究它的软件算法，那会儿已经有px4了，但名气没有ardupilot大，还有就是因为px4那会儿并不支持直升机，所以我就没有选择px4。把ardupilot里面的算法移植出来也花了不少时间，最后的飞行效果其实也并不比我们自己开发的飞控优秀。

阶段四：左右逢源

到了16年，我开始了新的机型，垂直起降固定翼，4个旋翼+1个水平桨的布局。ardupilot是支持这种布局的，所以就使用ardupilot来进行配置，飞行，要调试的参数可多了，几十项是至少的。但是要稳定的飞行光调调参数还不行，远没有那么容易，ardupilot飞控中的一些设计是比较粗糙的，再加上一些bug，但是有了之前的一些设计和调试经验，虽然是一个全新的机型，但最后折腾下来终于可以实现比较稳定的飞行了。

阶段五：渐入佳境

到了17年开始偶尔会了解一下px4，但并没有仔细去阅读它的代码，一直到18年才开始折腾px4的代码，研究它怎么用，研究它里面的算法和逻辑，做二次开发。拿它来试飞也是各种问题，里面有一些地方的设计非常的不合理，以后我可能会提到，比如它的着陆条件判据，航段转弯的速度规划逻辑等。不过整体来说px4的软件架构非常清晰，里面的算法和设计也非常缜密，只是有一些瑕疵还需要慢慢雕琢，相信它会成为一个功能更加完善、飞行更加智能的开源飞控。

最后，给大家播放一小段14年时候拍的飞行视频，72km/h的无人直升机航线飞行。