从今天开始，会陆续为大家解读开源飞控软件px4中使用到的各种算法，今天要讲述的是L1制导律，这是固定翼飞机进行路径跟踪的重要算法之一。这个算法是由MIT的研究人员提出，因为具有比较好的路径跟踪效果而得到广泛应用。在这之前，无人机在进行路径跟踪时一般采用基于侧偏距的PD控制器方法，至于为什么使用PD而不使用PID算法，那是因为位置环响应较慢，所以一般在外环采用PD算法，而在内环采用PID算法。
之前我们在无人机研发什么的文章中提到过制导、导航和控制是无人机开发中三个最为重要的部分，而制导就是告诉我们无人机应该往哪飞。L1制导律就是在期望路径上选取一个参考点，根据这个参考点和当前水平速度计算出水平期望加速度的算法。而L1指的就是期望路径上的参考点与无人机当前水平位置的距离。
上图可以看到，无人机在当前时刻的期望运动是一个半径为R，速度为V的圆周运动。所以在航向控制上也应该给一个相应的期望偏航角速率前馈，否则要等到出现航向角偏差时再进行反馈控制，会影响跟踪效果。
在实际飞行中，一般要跟踪的航线都是直线或者圆，因为计算机是离散系统，所以如果是不规则曲线也会进行线性化处理。所以，接下来针对直线路径和圆路径两种情况进行分析。
在进行具体分析之前，我们先进行两个小角度假设，和角度很小，其实本质上是因为d相对于L1较小，相对于V较小，这符合实际飞行中的大部分情况:
根据上图以及加速度的公式，我们可以得出以下结论：
这跟传统的基于侧偏距的PD方法是一样的。但这里的PD参数是跟V和L1同时相关的。速度越大，PD的参数也越大。
对于圆形路径，同样我们先进行两个小角度假设，和角度很小，
期望加速度为：
其实，从上面的推导过程可以看出，L1制导律和传统算法具有很大的相似性，但是其中一个很大的却别是L1算法包含了V的变化情况，总的来讲，相比传统基于侧偏距的PD算法，L1制导律具有三个优势：
在PX4飞控中，L1对应的参数主要有两个：FW_L1_PERIOD和FW_L1_DAMPING。我们在飞行中主要调试FW_L1_PERIOD，当无人机转弯不够快时把此参数调小，直到飞机出现些许震荡后调大此参数2-3左右即可，至于FW_L1_DAMPING一般在0.65-0.85之间，每次调整0.05找到最好的飞行状态即可。
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t20109020 发表于 2019-6-23 10:54
mark，正愁自己写的引导效果不太好
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