PX4-15-混控框架

ftdyz

这一篇我们分享一下PX4的混控框架 mixer。
在开始前需要说明，PX4在v1.12版本（不包括）以后（当前的master分支），引入了新的控制分配模块，用于代替我们今天要分享的mixer。
不过控制分配模块还没有正式发布，在稳定版本中能使用的还是mixer，学习mixer可以帮助我们了解PX4是如何把控制通道的输出分配到每个执行通道中的。
下图是mixer的大致结构框图：



PX4的控制通道输出主要有4组 Control Group，

• actuator_controls_0：飞控的主要控制通道，用于输出俯仰、滚转、偏航、油门等各个通道的控制量
  
• actuator_controls_1：备用控制通道，在VTOL中用于输出固定翼模式的控制输出
  
• actuator_controls_2：云台控制通道
  
• actuator_controls_3：遥控映射通道
  

在控制器计算出各个控制通道的控制量后，由mixer根据不同飞机构型为每个执行机构分配控制量。
在 ROMFS/px4fmu_common/mixers 文件夹中定义了不同构型飞行器的混控文件，可以发现文件分 main.mix 和 aux.mix

• main.mix：主控制通道的混控文件
  
• aux.mix：辅助通道的混控文件
  

很多同学对于PX4的main和aux通道还是比较蒙的，下图是PX4硬件的执行机构通道分配图：



从图中可以知道main通道对应IO芯片输出的8路PWM，aux通道对应FMU芯片输出的6/8路PWM。
当然这里说的是大多数带有IO芯片的硬件的结构，一些mini版本硬件不带有IO芯片，因此main.mix加载到FMU中。
我们以一个简单的例子分析一下.mix混控文件的内容 以下是 ROMFS/px4fmu_common/mixers/quad_x_vtol.main.mix 一个vtol构型飞行器的混控文件
# 多旋翼构型的定义，为标准4x构型
R: 4x

# 定义舵面的混控，使用 actuator_controls_1 控制组的0 1通道（滚转、俯仰）混控
# left elevon
M: 2
S: 1 0 -5000 -5000      0 -10000  10000
S: 1 1  5000  5000      0 -10000  10000

# right elevon
M: 2
S: 1 0  -5000  -5000    0 -10000  10000
S: 1 1  -5000  -5000    0 -10000  10000详细的文件关键字说明可以参考官方文档 https://docs.px4.io/master/en/concept/mixing.html
由以上可以发现，使用mixer可以非常方便的定义出各种构型的飞行器执行机构的分配。
另外PX4 Control Group的设计使添加复合飞行器模型更加方便，最直接的应用是vtol这样的多旋翼与固定翼的复合构型，也可以是多旋翼和rover的可以飞可以跑的飞行小车，又或者是水上飞机等等。同学们可以发挥直接的想象力做一些有趣的构型的飞行器。
在后面的分享中给大家分享一下最新的控制分配模块，看看与mixer相比又何特点吧。

往期分享：
PX4-14-HITL仿真框架
AcmeGCS-16-固定翼飞行
AcmeIot-5-4G远程控制

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