PX4架構(gòu)保證了核心控制器中不需要針對機(jī)身布局做特別處理,?；炜刂傅氖前演斎胫噶睿ɡ纾哼b控器打右轉(zhuǎn)）分配到電機(jī)以及舵機(jī)的執(zhí)行器（如電調(diào)或舵機(jī)PWM）指令。對于固定翼的副翼控制而言,，每個(gè)副翼由一個(gè)舵機(jī)控制,，那么混控的意義就是控制其中一個(gè)副翼抬起而另一個(gè)副翼落下。同樣的,，對多旋翼而言,，俯仰操作需要改變所有電機(jī)的轉(zhuǎn)速。將混控邏輯從實(shí)際姿態(tài)控制器中分離出來可以大大提高復(fù)用性,。

1 控制流程

一個(gè)特定的控制器（如姿態(tài)控制器）發(fā)送特定的歸一化（-1.. 1）的命令到給混合（mixing）,然后混合后輸出獨(dú)立的PWM到執(zhí)行器（電調(diào),，舵機(jī)等）.在經(jīng)過輸出驅(qū)動(dòng)如（串口，UAVCAN,，PWM）等將歸一化的值再轉(zhuǎn)回特性的值（如輸出1300的PWM等）。如圖1所示,。

2 控制組

PX4 有輸入組和輸出組的概念,，顧名思義：控制輸入組（如： attitude），就是用于核心的飛行姿態(tài)控制,，（如： gimbal ）就是用于掛載控制.一個(gè)輸出組就是一個(gè)物理總線,，如前8個(gè)PWM組成的總線用于舵機(jī)控制，組內(nèi)帶8個(gè)歸一化（-1.. 1）值,一個(gè)混合就是用于輸入和輸出連接方式（如:對于四軸來說,輸入組有俯仰,，翻滾,，偏航等，對于于向前打俯仰操作，就需要改變輸出組中的4個(gè)電調(diào)的PWM輸出值,，前倆個(gè)降低轉(zhuǎn)速,，后兩個(gè)增加轉(zhuǎn)速，飛機(jī)就向前）,。對于簡單的固定翼來說,，輸入0（roll），就直接連接到輸出的0（副翼）,。對于多旋翼來說就不同了,，輸入0（roll）需要連接到所有的4個(gè)電機(jī)。

Control Group #0 (Flight Control)
·	0: roll (-1..1)
·	1: pitch (-1..1)
·	2: yaw (-1..1)
·	3: throttle (0..1 normal range, -1..1 for variable pitch / thrust reversers)
·	4: flaps (-1..1)
·	5: spoilers (-1..1)
·	6: airbrakes (-1..1)
·	7: landing gear (-1..1)
Control Group #1 (Flight Control VTOL/Alternate)
·	0: roll ALT (-1..1)
·	1: pitch ALT (-1..1)
·	2: yaw ALT (-1..1)
·	3: throttle ALT (0..1 normal range, -1..1 for variable pitch / thrust reversers)
·	4: reserved / aux0
·	5: reserved / aux1
·	6: reserved / aux2
·	7: reserved / aux3
Control Group #2 (Gimbal)
·	0: gimbal roll
·	1: gimbal pitch
·	2: gimbal yaw
·	3: gimbal shutter
·	4: reserved
·	5: reserved
·	6: reserved
·	7: reserved (parachute, -1..1)
Control Group #3 (Manual Passthrough)
·	0: RC roll
·	1: RC pitch
·	2: RC yaw
·	3: RC throttle
·	4: RC mode switch
·	5: RC aux1
·	6: RC aux2
·	7: RC aux3
Control Group #6 (First Payload)
·	0: function 0 (default: parachute)
·	1: function 1
·	2: function 2
·	3: function 3
·	4: function 4
·	5: function 5
·	6: function 6
·	7: function 7

3 混控文件的定義

ROMFS/px4fmu_common/mixers中的文件實(shí)現(xiàn)了預(yù)定義機(jī)架所使用的混控器,。它們可以用于自定義機(jī)架或者一般的測試,。

3.1 語法

mixer通過文本文件定義；以單個(gè)大寫字母加一個(gè)冒號開始的行是有效的,。其它的行則會(huì)被忽略,，這意味著注釋可以自由地在定義中穿插使用。
每個(gè)文件可以定義多個(gè)混控器,；混控器與作動(dòng)器的分配關(guān)系由讀取混控器定義的設(shè)備決定,，作動(dòng)器輸出數(shù)目則由混控器決定。
例如：每個(gè)簡單混控器或者空混控器按照它們在混控器文件中出現(xiàn)的順序?qū)?yīng)到輸出1到輸出x,。一個(gè)混控器定義通常具有如下形式：
<tag>: <mixer arguments>
tag標(biāo)簽決定混控器的類型,；M對應(yīng)簡單求和混控器，R對應(yīng)多旋翼混控器,，等等,。

3.2 空混控器

空混控器不接受控制輸入并產(chǎn)生單個(gè)作動(dòng)器輸出，其輸出值恒為零,?？栈炜仄鞯牡湫陀梅ㄊ窃谝唤M定義作動(dòng)器特定輸出模式的混控器組中占位?？栈炜仄鞫x形式如下：
Z:

3.3 簡單混控器

簡單混控器將0個(gè)或多個(gè)控制輸入混合為單個(gè)作動(dòng)器輸出,。所有輸入被縮放后，經(jīng)過混合函數(shù)得到混合后的輸入,，最后再經(jīng)過輸出縮放產(chǎn)生輸出信號,。簡單混控器定義如下：
M: <control count>
O: <-ve scale> < ve scale> <offset> <lower limit> <upper limit>
如果 <control count> 為0，那么混合結(jié)果實(shí)際上為0,，混控器將輸出一個(gè)定值,，這個(gè)值是在<lower limit>和<upper limit>限制下的<offset>。第二行用前文討論過的縮放參數(shù)定義了輸出縮放器,。計(jì)算以浮點(diǎn)操作被執(zhí)行,，存儲(chǔ)在定義文件中的值經(jīng)過了因子10000的縮放,，即偏移量-0.5會(huì)被存儲(chǔ)為-5000。緊跟在<control count>詞目之后的定義描述了控制輸入以及它們的縮放,，形式如下：
S: <group> <index> <-ve scale> < ve scale> <offset> <lower limit> <upper limit>
<group>值標(biāo)示了控制輸入來源,，縮放器從中讀取控制量，<index>值則是控制量在組內(nèi)的序號,。這些值對讀取混控器定義的設(shè)備而言都是特定的,。當(dāng)用來混合載體控制時(shí)，控制組0是載體姿態(tài)控制組,，序號0到3通常對應(yīng)滾轉(zhuǎn),，俯仰，偏航和油門,?；炜仄鞫x行中剩下的域則用來配置縮放器，參數(shù)如前文討論,。計(jì)算以浮點(diǎn)操作被執(zhí)行,，存儲(chǔ)在定義文件中的值經(jīng)過了因子10000的縮放，即偏移量-0.5會(huì)被存儲(chǔ)為-5000,。
 

4 固定翼混控的簡單分析

分析一下固定翼Wing Wing Z-84的混控器設(shè)計(jì),，機(jī)型如圖2所示。它的混控文件為wingwing.main.mix,。這個(gè)機(jī)型只有左右副翼和一個(gè)電機(jī),。

其中左右副翼的鏈接輸出通道的0和1，電機(jī)鏈接輸出通道3,，對于輸出通道2則閑置,。輸入通道來源于通道0(飛機(jī)姿態(tài))，通道0中,，Roll,、Pitch、thrust分別對于0,1,3（這里好像不支持Yaw的控制）,?；炜仄鞯脑O(shè)置由圖3所示。由于左右兩個(gè)舵機(jī)在物理上是反向的,，所以對于Pitch的輸入也需要做反向處理,。

混控文件是這樣的

混控器中第一行M:2表示輸出0需要對下面兩個(gè)通道的的輸入做簡單的加法混控。O:      10000  10000      0 -10000  10000代表負(fù)值正值的縮放比例都為1000,，偏置為0，最大最小輸出范圍為-10000到10000,。后面兩行S開頭的代表需要做混控的輸入,，第一行是對輸入Roll的處理,，第二行是對輸入Pitch的處理。同理第二個(gè)M:2是混控得到輸出1,。

舉個(gè)簡單的例子,，Roll的輸入為0，加入當(dāng)前Pitch的輸入為0.1,。執(zhí)行前兩個(gè)混控后,，得到的輸出為，通道0的輸出為650,，通道1的輸出為-650,，按理說對Pitch的控制，兩個(gè)副翼的角度應(yīng)該是一樣的,，但是因?yàn)閮蓚€(gè)舵機(jī)在以上的安放位置相反,，所以輸出也相反。
對于通道3的輸出就只有油門了,，對油門進(jìn)行縮放即可,。

5 多旋翼混控的簡單分析

多旋翼的的混控那最簡單的四軸X模式來分析，先分析混控文件,，如圖4所示,。四周的混控文件非常簡單，R: 4x 10000 10000 10000 0表示的意思為,，R：旋翼混控器,，4x：四軸X模式，后面的3個(gè)10000是Roll,、Pitch,、Yaw的縮放比例，0為死區(qū)范圍,。而后面的兩個(gè)混控器是準(zhǔn)備別的輔助通道混控,，Roll、Pitch,、Yaw的混控并不在這個(gè)混控文件里面,，因?yàn)樗妮S一個(gè)電機(jī)的輸出和Roll、Pitch,、Yaw,、thrust都有關(guān)系，所以四軸的混控在mixer_multirotor.cpp中完成,。

對于不同的旋翼機(jī)型會(huì)定義不同的混控?cái)?shù)組,，四軸X模式的數(shù)組如圖5所示。其中每一行對應(yīng)一個(gè)電機(jī)的輸出,，每一列對于Roll,、Pitch,、Yaw、Thrust的輸入,。

在mixer_multirotor.cpp文件中會(huì)先計(jì)算先根據(jù)Roll,、Pitch的輸入計(jì)算出混控器的輸出，然后根據(jù)電機(jī)是否飽和縮放后,，再次加入Yaw叫輸入的混控,，最后加入油門的混控。

6 飽和的處理

處理的代碼如下圖

1 根據(jù)混控矩陣計(jì)算得到out,，這一步已經(jīng)包含油門,，同時(shí)記錄下最大輸出和最小輸出，outputs保存四個(gè)電機(jī)的輸出值,。

2 第一種情況,，min小于0，max大于0,，min,，max之差小于1，可以通過偏移解決,。加油油門增加幅度大于|min|,，可以通過增加油門的方式解決，boost = -min_out;如果油門增加幅度太小,，需要把roll和pitch的縮小后再計(jì)算,。

舉個(gè)例子，當(dāng)前thrust為0.2,，計(jì)算得到新的輸出值之后,，min為-0.2,max為0.6，roll和pitch帶來轉(zhuǎn)速上的變化是0.4,，由于只計(jì)算了Roll和Pitch,，所以在旋翼里面，min和max到thrust的距離一定是一樣的,。這種情況就是第一種情況,，并且油門增大幅度為0.2*0.5=0.1，不足以平衡min的大小,。需要對Roll和Pitch進(jìn)行縮放,。計(jì)算得到boost=0.1，roll_pitch_scale=0.75,，然后再計(jì)算下面的代碼,。可以知道m(xù)in=0，max=0.6,，沒有飽和,。