基于GD32F103VCT6的四轴飞行器整体方案及试飞效果
3 PID
PID分两种，位置式和增量式，我采用的是位置式，将 Ki和Kd用Ti和Td的形式来表达，并带入到式2-3中，ek=角度 的期望-传感器输出的角度，所用的PID三个参数是：Kp、 Ti、Td。公式如下所示：
四轴PID控制的目的就是将接收到的遥控的控制信号（一般有油门THR、升降舵ELE（对应pitch）、副翼Ail（对 应roll）、方向舵RUD（对应yaw））与飞控板本身计算得出 pitch、roll、yaw做比较，分别得出它们之间的误差值，然后 将Kp、Ti、Td与这个误差值结合得出PID输出（PID_pitch、 PID_roll或者PID_yaw），再将这三个PID输出与油门结合在 一起算出送到每一个电调的PWM数值，从而控制每一个电 机的转动。PID参数的调试我是用的土办法，分别对俯仰、翻滚和 偏航做PID调试，x模式下先同时上Kp和Td，光靠Kp是稳不 住四轴的，调的差不多了上Ti消除静态误差。在调这三个参 数时，要相辅相成，切忌把某一个参数固定下来，因为它们
之间都会相互影响。我们还需要考虑三个问题，这三个问题都是围绕让自己的四轴怎样转动：
1. 飞行时是使用“+”模式还是使用“x”模式；
2. 四个电机分别该如何旋转，是逆时针还是顺时针；
3 . 每 个 电 机 该 怎 样 旋 转 才 能 让 我 们 的 四 轴 上 升 、 下 降、左翻、右翻、上仰、俯冲、左转头或者右转头。
对于第一个问题来说：一般“+”模式比较好操作，也 比较好调节PID的那三个参数，而“x”模式飞行起来比较 灵活，可以做很多复
杂动作，但是比较难操作，这里我用的 是“x”模式，对于新手来说，包括我，虽然“x”模式难一 些，不过最多也就是需要时间来
学习和熟练罢了，其实也没 什么难的。
对于第二个问题：首先要确定飞控板的xyz轴正方向如 何放置，然后确定4个电机的旋转方向分别是什么，我定义 的方式如上图，Y正
方向为四轴前进方向。
M1、M2、M3、M4分别为4个电机，其中M1和M4顺时 针旋转，M2和M3逆时针旋转。
对于第三个问题：还是看上图，我定义三点：
1 ． x y z 轴 的 正 方 向 为 ： y 指 向 正 北 ， x 指 向 东 ， z 指 向 天；
2．绕y旋转是roll，绕x旋转是pitch，绕z旋转是yaw；
3．Yaw北偏西为正，pitch往上为正，roll“右翼”下沉 为正。
令：“+”表示增加该电机的旋转速度，“-”表示减小 该电机的旋转速度，那么“x”模式下的控制规律如下：
最后得出每个电机需要的PWM输出计算公式：
其中Limit_PWMOUT函数是限制PWM的输出，根据电调的
PWM占空比来确定。
还有一点需要注意的，就是桨叶的安装，桨叶是分正 反浆的，通俗地说，安装时要保证4个桨叶转动时都是往下 吹风的。
4 四轴零件之间的接线与简单说明
4个电调的正负极需要并联（红色连一起，黑色连1一 起），并接到电池的正负极上；
电调3根黑色的电机控制线，连接电机，交换任意两根 黑色的连线，可改变电机转动方向，以此来改变桨的旋转方 向；
电调有个BEC输出，共3根线，红、黑线用于输出5V的 电压，给飞行控制板供电，另外一根线用于接收飞行控制板 的PWMout信号；
遥控接收器连接在飞行控制器的PWMin上，输出遥控 信号给飞控板，并同时从飞行控制板上得到5V供电。
5 关于PWMin和PWMout
对于我的天地飞7通遥控+WFT07接收机来说，遥控发 送给接收机的信号是PPM，而接收机输出的信号是标准的 PWM。
对于接收机来说，我们只需要关心它输出的高电平时 间，也就是PWMin，不用管占空比，因此TIM_Period设定为
0xFFFF。我的WFT07接收机的PWM周期是20ms，高电平是
1ms~2ms。
对于给电调的输入来说，也就是P WMout，要确定其 占 空 比 ， 一 般 根 据 自 己 的 电 调 来 确 定 这 个 占 空 比 ， 我 用的是好盈天行者20A， 频率为50~432Hz， 所 以我的P WM周 期 设 定 为 2 . 5 m s 频 率 4 0 0 H z ， 高 电 平 持 续 时 间 限 制 在0.875ms~2.0ms，高电平一般在周期的20%~80%。
6 如何将遥控的PW Min转化为期望的角度
expect先看一个公式：e(t)=expect – measured，这是PID中的误 差e(t)，等于遥控期望值减去传感器的测量值。而将遥控的PWMin转化为期望的角度expect所达到的目 的就是将PWMin转化为expect，使expect的范围大小(不是单 位，PWMin的单位可以看成已经是角度单位了)与measured 的对应起来，并限制expect的范围，对新手来说好操控。
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