多旋翼无人机仿真 rotors_simulator：基于PID控制器的速度控制

前言

无人机（Unmanned Aerial Vehicle），指的是一种由动力驱动的、无线遥控或自主飞行、机上无人驾驶并可重复使用的飞行器，飞机通过机载的计算机系统自动对飞行的平衡进行有效的控制，并通过预先设定或飞机自动生成的复杂航线进行飞行，并在飞行过程中自动执行相关任务和异常处理。

在前面的博客中，分析了 rotors_simulator 一个开源的无人机gazebo的仿真系统的一个控制接口(roll、pitch、yawrate、thrust)，并通过键盘发布控制指令，使飞机飞了起来，但是真正实验过的人则知道，起控制会飞常难，需要一直调整键盘，稍微一不注意，无人机就飞走了。
其原因就是这个接口在无人机内部并没有位置控制的闭环。

在这篇文章中，分析了自动控制原理；并在这篇文章中分析了无人机各种模式的控制框图。

在前面的文章中，完成了无人机的水平位置、垂直位置、航向角度的 空间位置控制。

相当于如果有个地面站，就可以完成自动航线，指点飞行等模式了。

无人机还有一个功能就是在悬停模式下，用遥控器控制无人机飞行。本篇博客就利用键盘，在前面做好的位置控制的基础上，做一个基于PID控制器的速度控制。

当有方向按键按下的时候，无人机按期望速度方向飞行，没有方向按键按下，无人机则自动悬停。

加入键盘速度控制指令

功能概述：通过键盘发布 无人机期望速度控制指令，其中速度控制指令包括：

• 无人机机体坐标系 线速度 linear.x 、linear.y 、linear.z
• 无人机机体坐标系 航向角速度 angular.z

无人机位置控制 解析该4个指令变量，赋值到位置控制控制器的期望速度。
无人机位置控制 将期望位置设置为 当前位置，使得速度控制模式得以实现 。

键盘速度指令发送模块

此模块有开源功能包 ：teleop_twist_keyboard

该功能包可发送
geometry_msgs/Twist

发布的话题名称

键盘速度指令解析模块

    void PidPositionControllerNode::KeyboardCmdVelCallback(const geometry_msgs::TwistConstPtr& cmdvel_msg)
    {
        // 取出指令
        geometry_msgs::Twist cmd_vel = *cmdvel_msg;

        std::cout<< "线速度x : "<<cmd_vel.linear.x <<"|||" <<"线速度y :"<<cmd_vel.linear.y<<"|||" <<"线速度z :"<<cmd_vel.linear.z<<std::endl;
        std::cout<< "角速度x : "<<cmd_vel.angular.x <<"|||" <<"角速度y :"<<cmd_vel.angular.y<<"|||" <<"角速度z :"<<cmd_vel.angular.z<<std::endl;
        
        cmd_vel_x_ = cmd_vel.linear.x ;
        cmd_vel_y_ = cmd_vel.linear.y ;
        cmd_vel_z_= cmd_vel.linear.z ;
        cmd_vel_yaw_ = cmd_vel.angular.z ;

    }
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geometry_msgs/Twist 消息类型的回调函数
将控制指令赋值给 类的私有变量

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