ArduPilot代码解析之七 — 自动调谐系统

目的和范围

自动调谐系统通过执行受控飞行机动并分析飞行器响应，自动确定姿态控制回路的最佳PID增益。它无需手动调整参数，即可调谐速率控制器增益（P、I、D、FF）和角度控制器增益（P），从而实现稳定、灵敏的飞行特性。

本页面介绍了多旋翼飞行器和直升机平台的自动调谐架构、调谐算法和实现方法。有关正在调谐的姿态控制回路的信息，请参阅“姿态和位置控制”部分。

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架构概述

类层次结构

AutoTune 以多态类层次结构的形式实现，其中包含特定于车辆的子类：

与控制系统集成

AutoTune 直接与姿态控制系统集成，以应用测试增益并测量响应：

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调整状态机

高级模式

AutoTune 以五种高级模式之一运行，这些模式由TuneMode枚举值跟踪：

模式	描述	加载收益
UNINITIALISED	尚未开始；初始状态	不适用
TUNING	积极执行测试操作并更新增益	测试或内部测试
FINISHED	调校完成；已恢复原始增益，确保安全着陆	原来的
FAILED	调谐失败（例如，无法进行水平调谐）；恢复原始增益	原来的
VALIDATING	用户通过辅助开关测试新调整的增益	调谐

步骤级状态机

在自动调谐模式下TUNING，每个测试周期都会经历四个步骤：

增益类型管理

AutoTune 维护四组增益设置，并根据当前状态在它们之间切换：

增益类型	使用时	目的
ORIGINAL	调校开始前、完成/失败后，飞行员超控	预调基线；安全回退
TEST	在EXECUTING_TEST步骤	目前正在评估的试验收益
INTRA_TEST	在期间WAITING_FOR_LEVEL和ABORT步骤	低短期增益，以保证两次测试之间稳定恢复
TUNED	在VALIDATING模式下	用户评估的最终发现收益

调音顺序

曲调类型和排序

自动调谐