0、完整框图
1、无人机软件框图
上图为PX4固件框架总览，蓝色方块是指飞控系统中的各个模块。
下面分别介绍各个模块的作用：
- Mavlink模块最为常用，可以调整为off_board模式以配合机载电脑，机载电脑可以将控制信息与飞控的姿态信息打包成MAVLink消息传给飞控
- 对于图中的位置控制与姿态控制模块，主要关注Offboard模式控制接口
- 对于图中的位置估计与姿态估计模块，主要关注外部测量值接口
- mixer模块主要负责将达到期望力矩与期望推力的油门值计算出来，并且发送到电机控制模块中
2、无人机硬件模型
四旋翼无人机模型是无人机固件中位置控制与姿态控制模块的重要一环。对于模型具体结构和公式不需要记住其推导过程，只需要记住各个模型的输入输出是什么即可。
四旋翼无人机动力学模型推导可参考B站视频：多旋翼飞行器设计与控制【北航-全权-中国MOCC】P29 多旋翼控制模型。
四旋翼无人机模型主要是在推导给无人机一个油门量之后，无人机的位置与姿态会如何变化。建立良好的无人机模型是保证无人机稳定飞行的前提。无人机模型有固定的推导公式，但是模型其中参数的确定需要经过一系列测量才能得到，比如无人机的质量、转动惯量、电机静态参数等。
四旋翼无人机模型具体可以分为:
动力系统模型（电池、电调、电机及螺旋桨，输入：油门，输出：转速）
控制效率模型（取决于构型，常见构型为四旋翼，输入：转速，输出：力和力矩）
刚体动力学模型（受力情况，输入：力和力矩，输出：速度与角速度）
刚体运动学模型（状态量关系，输入：速度和角速度，输出：位置和姿态）
各个模型之间的关系如下图所示
3、无人机闭环控制
四旋翼无人机闭环控制主要是根据当前位姿以及期望位姿，计算出当前的油门量。位置控制器与姿态控制器都最常见的还是串级PID控制器。
闭环控制控制框架可分为：
位置控制（输入：期望位置，输出：期望姿态及期望升力）
姿态控制（输入：期望姿态，输出：期望力矩）
控制分配（输入：期望升力、力矩，输出：期望转速）
电机控制（输入：期望转速，输出：期望油门）
四旋翼无人机闭环控制框架如下图所示：
