無人機控制演算法

㈠ 如何深入理解無人機硬體與演算法

常見飛行器機型系列告一段落後，MR.城堡專欄的「城堡里學無人機系列」將逐漸深入到演算法、硬體、無人機設計等內容。首先面對的問題就是如何選擇合適的「過渡切入點」，即如何找到一個切入點能夠讓喜歡無人機的朋友們容易過渡到無人機的專業內容，這個環節非常重要。因為大家雖然都很喜歡無人機，但現實情況是每個人的教育背景，對無人機的需求，看待問題和事物的習慣與角度等都有很大區別。

同樣的，無論採用隨身tracker還是內置感測系統的地面站式遙控器抑或直接採用手機，都可以傳輸回被跟蹤目標的「外環狀態信息」。

兩者比較，形成狀態誤差，通過IMU等感測器反饋無人機內環姿態信息，與目標姿態形成狀態誤差，並以此計算得出控制量。

通過狀態視角，可以很清晰的理解不同產品的硬體意義，並以此設計自己的無人機控制系統。

圍繞著無人機狀態反饋信息的處理和使用，演算法可以走向兩個不同的分支：數據融合（數據濾波）和自動控制。根據不同的狀態特點，圍繞數學模型建立系統框架，根據演算法以及反饋狀態信息的要求選擇相關的硬體搭建無人機系統等內容是無人機控制系統設計的清晰脈絡。MR.城堡會在後續系列文章中逐漸搭建這個系統架構中的各個部分，幫助不同行業喜歡無人機的朋友走入奇妙的無人機世界。

㈡ 無人機的工作原理是是什麼

無人駕駛飛機簡稱「無人機」，英文縮寫為「UAV」，是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機，或者由車載計算機完全地或間歇地自主地操作。

無人機是無人駕駛飛機系統（UAS）的組成部分，其包括無人機，基於地面的控制器以及兩者之間的通信系統。

無人機的飛行可以以不同程度的自治運行：由操作員遠程式控制制或由機載計算機自主地進行。

無人機由飛機機體、飛控系統、數據鏈系統、發射回收系統、電源系統等組成。

飛行管理與控制系統，相當於無人機系統的「心臟」部分，對無人機的穩定性、數據傳輸的可靠性、精確度、實時性等都有重要影響，對其飛行性能起決定性的作用。無人機機體的核心就是飛行器控制器——主控MCU。

(2)無人機控制演算法擴展閱讀：

技術特點

1、實現高解析度影像的採集

無人機可實現高解析度影像的採集，在彌補衛星遙感經常因雲層遮擋獲取不到影像缺點的同時，解決了傳統衛星遙感重訪周期過長，應急不及時等問題。

2、無人戰斗機

無人機系統由飛機平台系統、信息採集系統和地面控制系統組成。

最初的一代主要以偵察機為大宗，一些無人機已經裝備了武器（例如RQ-1捕食者裝備AGM-114地獄火空對地導彈）。

由無人機擔任更多角色的軍事預想，最初是轟炸和對地攻擊，空對空戰斗，飛行員最後一塊領域。 裝備有武器的無人機被稱為無人戰斗機飛機（UCAV）。

3、發射和回收

新一代的無人機能從多種平台上發射和回收，例如從地面車輛、艦船、航空器、亞軌道飛行器和衛星進行發射和回收。

地面操縱員可以通過計算機檢驗它的程序並根據需要改變無人機的航向。

而其他一些更先進的技術裝備、如高級竊聽裝置、穿透樹葉的雷達、提供化學能力的微型分光計設備等，也將被安裝到無人機上。[8]

參考資料來源：網路-無人機

㈢ adrc為什麼常用於無人機控制

因為ADRC在無人機領域的熱度很高，其演算法性能優異，比PID略好，先進的控制演算法如果根據其特點，找到合適的控制迴路應用，效果十分不錯的。

ADRC的解決辦法就是：

安排一個過渡過程，將階躍變化變得柔和。

設計非線性控制率。

設計擴張狀態觀測器ESO，估計反饋數據和干擾。

TD主要安排一個柔和的目標值輸入，這樣避免了PID演算法快速響應與超調的矛盾。PID中，要想響應快速，必須增大P項，而增大到一定程度，又會有超調。

NLSEF的話，主要是解決一個「小誤差大增益，大增益小誤差」的問題，比如開源飛控arpilot中採用的sqrt控制器就是一個P控制的變型。

工作原理:

跟蹤微分器的作用是安排過渡過程，給出合理的控制信號，解決了響應速度與超調性之間的矛盾。擴展狀態觀測器用來解決模型未知部分和外部未知擾動綜合對控制對象的影響。雖然叫做擴展狀態觀測器，但與普通的狀態觀測器不同。

㈣ 無人機上需要哪些程序以及如何進行無人機編程

這個話題擴展開去就太大了...簡單說一下吧
無人機本身是個非常綜合性的系統。就基本的核心的飛行控制部分來說，一般包括內環和外環。內環負責控制飛機的姿態，外環負責控制飛機在三維空間的運動軌跡。
高端的無人機，依靠高精度的加速度計和激光陀螺等先進的感測器（現在流行的都是基於捷連慣導而不是平台式），計算維持飛機的姿態。低端的型號則用一些MEMS器件來做姿態估算。但它們的數學原理基本是相同的。具體的演算法根據硬體平台的能力，可能採用離散餘弦矩陣/四元數/雙子樣/多子樣....
高端的無人機，AHRS/IMU採用的基本都是民航或者軍用的著名產品。例如全球鷹的利頓LN-100G/LN-200等。這些系統價格昂貴但精密，內部往往是零鎖激光陀螺之類。例如LN-100G的GPS-INS組合，即使丟失GPS，靠慣性器件漂移仍可以控制在120m/min。
低端的無人機就沒那麼精密講究了，一般都依賴GPS等定位系統來進行外環控制，內環用MEMS陀螺和加速度計進行姿態估算。
如果把無人機看成一個完整的系統，那麼還需要很多其他支持，例如任務規劃，地面跟蹤等等....
進行無人機編程，得看你具體是指哪方面。如果是飛控系統，你得需要比較扎實的數學知識，對各種矩陣運算/控制率什麼的有深刻的了解。如果只是希望現有的帶飛控的平台去做一些任務，那麼需要根據具體的平台來考慮。有些平台提供了任務編輯器，甚至更靈活的任務腳本。

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