01
姿态控制基础
坐标系定义 · 欧拉角与旋转矩阵 · 四元数基础 · 姿态表示对比
坐标系四元数
02
传感器原理与数据融合
陀螺仪/加速度计/磁力计 · 误差校准 · 互补滤波 · Mahony/Madgwick
IMU融合
03
PID控制理论
连续/离散PID · 位置式与增量式 · Ziegler-Nichols · 抗积分饱和
整定积分饱和
04
串级PID控制
角度环/角速度环 · 带宽分配 · 串级vs单级 · 调参经验
串级带宽
05
控制分配与混控
多旋翼动力模型 · 十字/X型混控矩阵 · 控制分配 · 饱和处理
混控执行器
06
姿态控制仿真环境搭建
Python/NumPy/SciPy · 四阶龙格-库塔 · Matplotlib 3D · 步长选择
仿真RK4
07
姿态解算代码实现
传感器原始数据 · 陀螺仪积分 · 加速度计修正 · 四元数更新
解算归一化
08
互补滤波算法实现
一阶互补 · 自适应互补 · 系数动态调整 · 代码调试
互补滤波自适应
09
Mahony姿态解算算法
算法原理 · PI反馈修正 · 四元数微分方程 · 参数调优
MahonyPI
10
Madgwick姿态解算算法
梯度下降法 · β参数选择 · 与Mahony对比分析
Madgwick梯度下降
11
单级PID姿态控制器实现
P/PD/PID控制器 · 手动调参 · 自动调参
单级调参
12
串级PID姿态控制器实现
角度环/角速度环代码 · 内外环限幅 · 调参步骤
串级实现限幅
13
控制分配代码实现
混控矩阵计算 · 电机映射 · 饱和处理与归一化
混控归一化
14
姿态控制仿真集成
传感器模型 · 解算/控制/分配模块集成联调
集成联调
15
仿真测试与性能评估
阶跃响应 · 跟踪/抗扰动测试 · 超调量/稳态误差
性能鲁棒性
16
基于PX4/ArduPilot实飞平台搭建
飞控硬件 · 固件编译烧录 · QGC/MP地面站
PX4ArduPilot
17
实飞传感器校准
加速度计六面 · 陀螺仪零偏 · 磁力计椭球拟合
校准椭球拟合
18
实飞姿态解算调试
MAVLink读取 · 算法对比 · 日志分析
MAVLink调试
19
实飞PID参数调试
手动调参 · AutoTune · 日志分析 · 振荡/超调处理
调参AutoTune
20
高级控制算法
LQR · 模型预测控制(MPC) · 滑模控制(SMC)
LQRMPC
21
自适应控制与鲁棒控制
自适应PID · 增益调度 · 鲁棒控制应用
自适应鲁棒
22
故障检测与容错控制
传感器/执行器故障检测 · 残差法 · 容错策略
故障容错
23
姿态控制中的非线性问题
大角度机动 · 万向锁 · 反步法/反馈线性化
非线性反步法
24
基于深度学习的姿态估计
CNN/RNN · 数据集构建 · 模型训练与部署
深度学习姿态估计
25
基于强化学习的姿态控制
PPO/SAC · Gym仿真 · 策略训练与迁移
强化学习PPO
26
多无人机协同姿态控制
编队控制 · 一致性理论 · 分布式同步
协同编队
27
姿态控制中的实时性问题
RTOS · 任务调度 · 时间同步 · 代码优化
实时RTOS
28
硬件在环仿真(HIL)
HIL架构 · 硬件接口 · 实时仿真测试
HIL硬件在环
29
姿态控制算法工程化
代码规范 · 模块化 · 单元测试 · CI/文档
工程化CI
30
综合项目实战
从零搭建完整姿态控制系统 · 仿真/实飞/调试/优化
实战全流程