我走的彎路千萬(wàn)不要有人再走。

　　你在愁你的四軸飛行器怎樣調(diào)整pid都飛不起來(lái)嗎？那就一定不是pid的。我也苦苦調(diào)了三個(gè)星期，毫無(wú)進(jìn)展，當(dāng)發(fā)現(xiàn)了不是pid的問(wèn)題并且改進(jìn)了之后，我隨便給了兩個(gè)參數(shù)就飛起來(lái)了。下面給出我的經(jīng)驗(yàn)。

　　一個(gè)好的機(jī)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)由三部分構(gòu)成：一個(gè)聽(tīng)話的執(zhí)行單元，一個(gè)精準(zhǔn)的測(cè)量單元，一個(gè)聰明的控制單元。

　　1、執(zhí)行單元。我的電機(jī)是直流無(wú)刷電機(jī)（新西達(dá)1000kv），用好盈30a電調(diào)控制，這種電調(diào)你只需給它一個(gè)1000-2000us（太大太小都不好）的脈沖信號(hào)就可以控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，只需給一次，它就可以一直轉(zhuǎn)，改變的時(shí)候再給一次。比如我的起飛速度就是大約1600us的脈沖。需要注意的是，電調(diào)剛開(kāi)始時(shí)需要給3s的低寬度脈沖用來(lái)給電調(diào)設(shè)置最低點(diǎn)。聽(tīng)到滴滴兩聲之后就說(shuō)明設(shè)置好了。

　　2、控制單元?？刂茊卧皇堑谌齻€(gè)嗎？怎么放到第二個(gè)了。因?yàn)椴徽f(shuō)pid后面沒(méi)法說(shuō)。pid調(diào)節(jié)是控制論中十分經(jīng)典的一種經(jīng)典的控制方法，有時(shí)i可以不要，就比如說(shuō)我的就沒(méi)有i。對(duì)于沒(méi)有學(xué)過(guò)控制論的人pid怎么理解呢？舉個(gè)例子，比如一個(gè)理想彈簧，你拽它一下，然后放開(kāi)，它就會(huì)一直往復(fù)運(yùn)動(dòng)，p就是彈簧的彈性系數(shù)，p越大，彈簧的回復(fù)力就越大，抵抗拉的力也越強(qiáng)。在飛機(jī)上，當(dāng)我們檢測(cè)到一邊傾斜，就給它一個(gè)和角度成正比的回復(fù)力，就是給電機(jī)轉(zhuǎn)速+p*pitch。但是如果只有p呢，就像彈簧一樣，一直晃啊晃。那么我們把彈簧放進(jìn)水里，水的阻力會(huì)使彈簧一段時(shí)間之后挺止，并且水的阻力和彈簧運(yùn)動(dòng)速度成正比，這就是d的作用。在飛機(jī)上，當(dāng)我們依靠陀螺儀偵測(cè)到飛機(jī)往一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，我們就加上一個(gè)抑制這種轉(zhuǎn)動(dòng)的力，即-d*w，w為角速度。i為假如我們的彈簧變形了，我們加上一個(gè)力使我們的彈簧恢復(fù)原來(lái)的形狀，我是手動(dòng)調(diào)整了一下誤差，沒(méi)有通過(guò)d來(lái)調(diào)節(jié)。

　　3、測(cè)量單元。我的問(wèn)題出現(xiàn)在測(cè)量單元，同時(shí)我也相信絕大部分的人的問(wèn)題都出現(xiàn)在測(cè)量單元。我用的是陀螺儀是gy80，集成了adxl345加速度測(cè)量單元還有l(wèi)3g420d角速度測(cè)量單元。加速度計(jì)雖然叫加速度，但是可以直接得到pitch和roll，即沿x和y方向的傾斜角，原理在這里不解釋。在沒(méi)有干擾的情況下反回的數(shù)據(jù)很完美。我以為能真實(shí)反應(yīng)飛機(jī)目前的傾角然后進(jìn)行調(diào)節(jié)，我竟然就天真的拿這個(gè)數(shù)據(jù)直接用了，并且調(diào)整pid參數(shù)三星期毫無(wú)進(jìn)展。當(dāng)沒(méi)有進(jìn)展時(shí)，我開(kāi)始思考是什么出了問(wèn)題，我用processing打了一個(gè)示波器出來(lái)，將數(shù)據(jù)返回的繪制成波形顯示在電腦上，發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題：電機(jī)不開(kāi)的時(shí)候數(shù)據(jù)很好，電機(jī)一開(kāi)數(shù)據(jù)簡(jiǎn)直沒(méi)法看，因?yàn)殡姍C(jī)震動(dòng)對(duì)加速度計(jì)的影響非常大，而我們的角度是考加速度測(cè)量的，返回的簡(jiǎn)直是亂碼，三個(gè)星期以來(lái)原來(lái)就是調(diào)這堆亂碼！

　　定下心來(lái)，覺(jué)得進(jìn)行濾波，對(duì)加速度計(jì)返回的傾角進(jìn)行低通濾波，陀螺儀受震動(dòng)影響很小，不需要濾波。低通濾波大家不需要知道，這也是被淘汰了的，原因是濾波之后數(shù)據(jù)雖然很好看，但是會(huì)造成極大的延遲，飛機(jī)都偏到另一邊了，還顯示偏在這一邊，這只適合在一些不需要太靈敏的地方。

　　下面介紹拯救我的一個(gè)簡(jiǎn)單有效的算法，不需要用到卡爾曼濾波這樣高級(jí)的算法就足以讓它飛起來(lái)而且飛的很好，有人叫他數(shù)據(jù)融合算法，其實(shí)沒(méi)有這么玄。

　　陀螺儀受震動(dòng)的影響很小，它返回的是角速度，角速度*時(shí)間就是積分，每次循環(huán)讀取一下當(dāng)前的角速度再累加起來(lái)，比如第一次角速度20度/s，一個(gè)循環(huán)的周期是0.02s，譬如我的周期22ms。就是那么我們就知道轉(zhuǎn)了0.4度。第一次轉(zhuǎn)了2，第二次轉(zhuǎn)了3，第三次轉(zhuǎn)了-1，總共就轉(zhuǎn)了2+3-1=4。有人會(huì)問(wèn)，這樣積分準(zhǔn)確嗎？很準(zhǔn)！我開(kāi)始也覺(jué)得不靠譜，后來(lái)發(fā)現(xiàn)很靠譜。兩三面零點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生三四度的偏差，不要緊，我們用準(zhǔn)確的角度（加速度計(jì)返回的，加速度返回角度，有點(diǎn)繞）計(jì)來(lái)修正。

　　不加修正時(shí)，公式是這樣的

　　角度=角速度*周期時(shí)間+原來(lái)的角度

　　加上修正后

　　角度=95%*（角速度*周期時(shí)間+原來(lái)的角度）+5%*準(zhǔn)確的角度

　　對(duì)于這兩個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)平均，這樣既有時(shí)時(shí)性，又能保證零點(diǎn)不漂移，好，很好！

　　之后，pid隨便給給就起來(lái)了，不信試試。