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PX4从放弃到精通(十六):控制接口
PX4固件版本1.12.3
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文章目录
前言
PX4固件版本:1.12.3稳定版,1.14.0稳定版
一、OFFBOARD控制
在PX4中OFFBOARD模式可以直接给入期望的控制量,从而实现无人机的自主控制,包括位置、速度、加速度、姿态角、姿态角速度和控制力矩。
1. 进入OFFBOARD模式并解锁
vehicle_status_s _status;
vehicle_command_s _command = {};
offboard_control_mode_s ocm{};
uORB::Publication<offboard_control_mode_s> _offboard_control_mode_pub{ORB_ID(offboard_control_mode)};
uORB::Publication<vehicle_command_s> _vehicle_command_pub{ORB_ID(vehicle_command)};
uORB::Subscription _vehicle_status_sub{ORB_ID(vehicle_status)};
_vehicle_status_sub.copy(&_status);
_command.target_system = _status.system_id;
_command.target_component = _status.component_id;
ocm.timestamp = hrt_absolute_time();
_offboard_control_mode_pub.publish(ocm);
_command.command =vehicle_command_s::VEHICLE_CMD_DO_SET_MODE;
_command.param1=1.0f;
_command.param2 = PX4_CUSTOM_MAIN_MODE_OFFBOARD;
_command.timestamp = hrt_absolute_time();
_vehicle_command_pub.publish(_command);
usleep(10000);
_command.command = vehicle_command_s::VEHICLE_CMD_COMPONENT_ARM_DISARM;
_command.param1 = 1.0f;
_command.timestamp = hrt_absolute_time();
_vehicle_command_pub.publish(_command);
其中offboard_control_mode消息是OFFBOARD模式的心跳包,必须以最低2Hz的频率发布,注意发布时必须赋值系统时间戳,否则会自动推出OFFBOARD模式,切换OFFBOARD模式并解锁是利用vehicle_command消息来实现的,将command
成员赋值为vehicle_command_s::VEHICLE_CMD_DO_SET_MODE
,然后将param1
赋值为1.0f
,将param2
赋值为PX4_CUSTOM_MAIN_MODE_OFFBOARD
即可切换为OFFBOARD模式。解锁则是将command
赋值为vehicle_command_s::VEHICLE_CMD_COMPONENT_ARM_DISARM
,将param1
赋值为1.0f
并发布。
OFFBOARD模式属于PX4的主模式,进入其他主模式与之相同,其他主模式有
2. 发布控制量
我这里以本地位置为例
vehicle_local_position_setpoint_s sp_local{};
uORB::Publication<vehicle_local_position_setpoint_s> _trajectory_setpoint_pub{ORB_ID(trajectory_setpoint)};
sp_local.x=0;
sp_local.y=0;
sp_local.z=-5;
sp_local.timestamp = hrt_absolute_time();
_trajectory_setpoint_pub.publish(sp_local);
ocm.position=true;
ocm.timestamp = hrt_absolute_time();
_offboard_control_mode_pub.publish(ocm);
由于是发布的期望位置,因此需要将ocm.position
置为true,同时赋值trajectory_setpoint
消息并发布,无人机将按期望的位置进行飞行。需要注意的是,期望的位置需要不停的发布,否则无人机也不能按期望的位置飞行。并且只有在OFFBOARD模式下,发布这些值才有效
我这里是让飞机原地上升5米,如果想控制其他的状态,可以使用这个消息的其他成员,包括位置、速度、加速度、偏航角、偏航角速度、推力。如下:
二、COMMAND控制
COMMAND话题提供了很多控制接口
1.模式切换
以降落模式为例
如果想让无人机自动降落,可以用command
消息将飞行模式设置为LAND模式即可,LAND模式属于从模式,因此需要设置参数如下
_command.command =vehicle_command_s::VEHICLE_CMD_DO_SET_MODE;
_command.param1=1.0f;
_command.param2 = PX4_CUSTOM_MAIN_MODE_AUTO;
_command.param3 = PX4_CUSTOM_SUB_MODE_AUTO_LAND;
如果需要设置为其他从模式,方法同设置land模式一样,其他从模式如下:
2.垂起模式切换
垂起无人机存在旋翼和固定翼两种飞行模式,切换方法如下
旋翼切换到固定翼
_command.command = vehicle_command_s::VEHICLE_CMD_DO_VTOL_TRANSITION;
_command.param1 = 4.0f;
_vehicle_command_pub.publish(_command);
固定翼切换到旋翼
_command.command = vehicle_command_s::VEHICLE_CMD_DO_VTOL_TRANSITION;
_command.param1 = 3.0f;
_vehicle_command_pub.publish(_command);
也可以通过文件commander.cpp中的send_vehicle_command
进行发送
以垂起切换为例
send_vehicle_command(vehicle_command_s::VEHICLE_CMD_DO_VTOL_TRANSITION,
(float)(status.vehicle_type == vehicle_status_s::VEHICLE_TYPE_ROTARY_WING ?
vtol_vehicle_status_s::VEHICLE_VTOL_STATE_FW :
vtol_vehicle_status_s::VEHICLE_VTOL_STATE_MC));
函数send_vehicle_command
第一个参数vehicle_command_s::VEHICLE_CMD_DO_VTOL_TRANSITION就是一个标志位
第二个参数vtol_vehicle_status_s::VEHICLE_VTOL_STATE_FW :也是一个标志位,值是4,表示由旋翼切到固定翼,如果有固定翼切到旋翼,就是3.
参看send_vehicle_command函数可以知道,这个函数是通过发布vehicle_command_s切换模式,我们也可以直接通过发布这个话题实现切换,主要注意两点
一个是vcmd.command = cmd,也就是vcmd.command=vehicle_command_s::VEHICLE_CMD_DO_VTOL_TRANSITION
还有vcmd.param1 = param1;也就是
vcmd.param1 = 3的话就是切到旋翼=4就是切到固定翼。这两个赋值之后再对
vcmd.source_system = vehicle_status_sub.get().system_id;
vcmd.target_system = vehicle_status_sub.get().system_id;
vcmd.source_component = vehicle_status_sub.get().component_id;
vcmd.target_component = vehicle_status_sub.get().component_id;
vcmd.timestamp = hrt_absolute_time();
这些赋值完就可以发布了。发布之后就可以切换模式了
static bool send_vehicle_command(uint16_t cmd, float param1 = NAN, float param2 = NAN, float param3 = NAN,
float param4 = NAN, float param5 = NAN, float param6 = NAN, float param7 = NAN)
{
vehicle_command_s vcmd{};
vcmd.param1 = param1;
vcmd.param2 = param2;
vcmd.param3 = param3;
vcmd.param4 = param4;
vcmd.param5 = (double)param5;
vcmd.param6 = (double)param6;
vcmd.param7 = param7;
vcmd.command = cmd;
uORB::SubscriptionData<vehicle_status_s> vehicle_status_sub{ORB_ID(vehicle_status)};
vcmd.source_system = vehicle_status_sub.get().system_id;
vcmd.target_system = vehicle_status_sub.get().system_id;
vcmd.source_component = vehicle_status_sub.get().component_id;
vcmd.target_component = vehicle_status_sub.get().component_id;
vcmd.timestamp = hrt_absolute_time();
uORB::PublicationQueued<vehicle_command_s> vcmd_pub{ORB_ID(vehicle_command)};
return vcmd_pub.publish(vcmd);
}
如果不知道自己想切换的模式的command和param是多少,可以查看commander.cpp文件里是怎么赋值的
3.输出PWM控制舵机
(这种方法只在老版本PX4中可以,新版不行)
param1 设置舵机通道、param2设置PWM值
_command.command = vehicle_command_s::VEHICLE_CMD_DO_SET_SERVO;
_command.param1 = 舵机通道;
_command.param2 = PWM值;
_vehicle_command_pub.publish(_command);
三、PWM输出接口
(这种方法只在老版本PX4中可以,新版不行)
1.先在机架启动脚本中设置PWM引脚(这步不做的话无法输出PWM波)
以450机架为例
其原来的设置如下
set MIXER quad_x
set PWM_OUT 1234
只设置了四个通道
改成如下
set MIXER quad_x
set PWM_OUT 12345678
set PWM_AUX_OUT 123456
set MIXER_AUX dodeca_bottom_cox
设置PWM通道,同时设置一个辅助混控
这样的话就将其他的通道设置用来输出PWM波
2.调用驱动接口
在自己的线程中添加如下
#include <drivers/drv_pwm_output.h>
#define PX4FMU_DEVICE_PATH "/dev/px4fmu"
int fd = open(PX4FMU_DEVICE_PATH, O_RDWR);//fd打开的是FMU通道
if (fd < 0) {
errx(1, "open fail");
}
if (ioctl(fd, PWM_SERVO_GET_COUNT, (unsigned long)&servo_count) != 0) {
err(1, "Unable to get servo count\n");
}
nt i=6;//i代表第几个PWM通道
ret=ioctl(fd, PWM_SERVO_SET(i), 1000);//PWM值为1000-2000都可以
if (ret != OK) {
PX4_ERR("PWM_SERVO_SET(%d)", i);
}
新版固件自定义PWM输出控制可以参考B站《超维空间科技》,使用actuator控制
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