欧拉角在大角度姿态控制时的问题
四旋翼飞行器在近悬停状态下的飞行控制，很多人都已经实现了，不管是使用欧拉角、四元数，还是简单的陀螺积分，在悬停点附近的小角度范围内，都能达到较好的稳定飞行效果。但是在进行机动飞行时，欧拉角好像并不太适用。举个例子，比如我们手抛飞行器后在空中启动，如果抛出去后机身还是基本水平的，那很容易就能恢复悬停状态。
但是如果以很大的偏差角度扔出去，还能否恢复呢？如果使用欧拉角表示姿态，那么我们可以得到手抛后飞行器的姿态，但是知道了三个欧拉角后怎么控制飞行器恢复水平悬停呢？
欧拉角本身是有一个旋转顺序的，所以为了恢复水平姿态，得使飞行器依次旋转三个欧拉角才行。理论上可以对三个轴分别独立控制，比如先使横滚角为0，再使俯仰角为0，最后使
偏航角为0，但是感觉这样控制响应会比较慢，不知道有没有更好的控制策略。 用欧拉角信号控制舵偏会引发两个问题：
第一，垂直状态时欧拉角姿态算法的物理奇异问题。奇异问题可以分成两层含义：第一层可以称为算法奇异，指的
是导航计算中，应用欧拉角的姿态修正在垂直状态时会产生积分溢出的问题，这一问题通过引入方向余弦或是四元数姿
态算法就可以解决。本文所要重点分析的是奇异问题的第二层含义，即物理奇异问题，指的是垂直状态时航向角与横滚
角没有明确的物理意义可言，其真实值也是无法确定的。在垂直状态时，无论
是将横滚角还足将偏航角置于零，都会带来一个问题：角度值从数学上讲产生了跳变，即角度值不连续。
第二，控制路径过长问题。用欧拉角误差信号进行舵偏控制，一般都是基于小量假设，即认为飞行器处于平稳飞行
状态。进行航向控制时，认为俯仰角与横滚角很小；进行俯仰控制时，认为横滚角很小，以此来抑制三通道控制的耦合
性。如果小量假设不成立，即飞行器不处于平稳状态，则控制俯仰时，需要先控制横滚，待横滚角趋于零时，再控制俯
仰。如要控制航向，则需先控制横滚，再控制俯仰，最后再实施航向控制。在控制理念上，将其称之为控制路径过长。
这是中国惯性技术学报里一篇文章的观点，他们提出了用四元数来进行控制量，不知道有没有人实现过？ 我是四元数运算积分，最后转为欧拉角进行PID 帮顶 学习中。 理论上应该有个最优路径，也就是绕某个轴旋转某个角度，单次旋转就能达到设定姿态，好像四元数就是干这个用的 楼主担心分三次控制使四轴到水平稳定速度慢吗？ pid频率够快应该没问题吧。菜鸟意见，呵呵。 的确存在这样的问题，大多数人都是局限在小角度进行欧拉角控制的，至于四元数的直接PID好像还没有找到相关的文章 小角度控制時，roll和pitch控制沒有偶合的問題，屬於微擾的數學模型。
大角度時(>30度)，就有偶合的問題，懂控制的就把數學模型展開就知道。
不知道的用微擾的模型就好，何必自找麻煩，除非你要你的四軸做戰術動作~~XD g921002 发表于 2012-9-18 16:39 static/image/common/back.gif
小角度控制時，roll和pitch控制沒有偶合的問題，屬於微擾的數學模型。
大角度時(>30度)，就有偶合的問題， ...
确实是要做高机动性飞行，所以才有这方面的考虑，悬停已经没有吸引力了 hemeizhi 发表于 2012-9-18 19:33 static/image/common/back.gif
确实是要做高机动性飞行，所以才有这方面的考虑，悬停已经没有吸引力了 ...
如果是這樣，"建模-->發展控制率-->模擬-->測試"，你做到哪一階段？
若是連爬都有問題，你說你要跑？我只能說你想太多!!
"莫在浮沙築高塔" g921002 发表于 2012-9-18 20:14 static/image/common/back.gif
如果是這樣，"建模-->發展控制率-->模擬-->測試"，你做到哪一階段？
若是連爬都有問題，你說你要跑？我只 ...
建模做了，包括飞行器刚体动力学模型，运动学模型，旋翼空气动力学模型，电机模型。关于控制率和仿真，只做过PID的，而且仿真结果和实际效果并不吻合，因为有很多模型参数不准确，比如空气阻力。
对于大角度姿态控制，四轴的文章里很少涉及到，一般都是在近悬停状态下进行控制。大角度姿态控制多见于航天器或者卫星等的相关文章里，都是使用现代控制理论设计控制率。我只学过经典控制理论，
现代控制理论还在学习中，所以目前在发展控制率阶段。
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