# Music-Drone-225

**Repository Path**: dudongyue/music-drone-225

## Basic Information

- **Project Name**: Music-Drone-225
- **Description**: No description available
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 2
- **Created**: 2024-11-18
- **Last Updated**: 2024-11-18

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# Music-Drone-225

参照[1]中Fast-Drone-250的基于ROS1的PX4控制框架，针对ROS2开发与PX4对接的控制框架，最大的好处是在上位机（机载电脑）可实现对电机油门的直接控制，降低仿真与实际的差距和针对新构型飞机的控制开发难度。

**此控制框架有三种模式：实际飞行、带控仿真、调参**。控制框架已在四旋翼上进行实飞验证，四旋翼由自己搭建（如下图），控制算法参考文献[2]。跟踪轨迹为8字轨迹（最高速度为2m/s），位置曲线如下图所示，跟踪结果良好，目前未出现电机控制延迟而导致的控制失效问题。

![image-20241118145141215](./README.assets/image-20241118145141215.png)

![image-20241118145217585](./README.assets/image-20241118145217585.png)

**注：**

1. 实际飞行需要增加PX4中EKF2的采样频率，目前可最大增加到400HZ，即上位机发布电机油门频率不会超过400HZ。

2. Linux系统：Ubuntu 20.04

   ROS2版本：Foxy

   PX4版本：15.0以上

#### 前期准备

1. 安装ROS2

   ```bash
   wget http://fishros.com/install -O fishros && . fishros
   ```

2. 下载并配置15.0版本以上PX4代码

   ```bash
   cd
   git clone https://github.com/PX4/PX4-Autopilot.git --recursive
   bash ./PX4-Autopilot/Tools/setup/ubuntu.sh
   cd PX4-Autopilot/
   ```
   修改话题XRCE-DDS发布频率：

   在PX4源码`/PX4-Autopilot/src/modules/uxrce_dds_client/dds_topics.h.em`文件中，修改

   ```c++
   #define UXRCE_DEFAULT_POLL_RATE 1 //数字代表所有话题最大发布周期ms，写1表示按最大频率发布，实际与EKF2的采样频率有关
   ```

   编译烧录 

   ```bash
   make px4_fmu-v6c_default upload	# Pixhawk 6C mini
   make matek_h743-slim upload		# Matek H743-slim V3
   ```
   
3. 安装Micro XRCE-DDS 代理

   ```bash
   git clone https://github.com/eProsima/Micro-XRCE-DDS-Agent.git
   cd Micro-XRCE-DDS-Agent
   mkdir build
   cd build
   cmake ..
   make
   sudo make install
   sudo ldconfig /usr/local/lib/
   ```

3. QGC地面站中配置DDS

   + 这里有设置方式:https://blog.csdn.net/Zecet/article/details/130567392，波特率设置为最高3000000

   + 插入飞控，设置串口权限`sudo chmod 777 /dev/ttyUSB0`

   + 在ubuntu中启动代理`MicroXRCEAgent serial -D /dev/ttyUSB0 -b 3000000`，看是否有话题成功发布标志

#### 实际飞行

1. 在QGC中设置遥控器如下

   | 遥控器通道 | topic中的映射 | 功能                        | 在QGC中的设置DOWN | 在QGC中的设置UP/MIDDLE |
   | ---------- | ------------- | --------------------------- | ----------------- | ---------------------- |
   | SA         | AUX1          | 切换手动飞行模式（ON->OFF） | Stablize飞行模式  | 未知                   |
   | SB         | AUX2          | 切换悬停、CMD模式           | 未知              | 未知                   |
   | SC         | AUX3          | 解锁/上锁                   | DISARM            | ARM                    |
   | SD         | AUX4          | 即停开关                    | KILL              | NO KILL                |

2. 启动代理连接PX4

   ```bash
   MicroXRCEAgent serial -D /dev/ttyUSB0 -b 3000000
   ```

3. 运行控制器

   ```bash
   git clone https://gitee.com/music-lab/music-drone-225.git
   cd ./Music-Drone-225
   colcon build
   source install/setup.bash
   ros2 launch px4ctrl run_ctrl.launch.py
   ```

#### 带控仿真

仿真中遥控器对飞行模式的切换逻辑和实际飞行一致，在rviz中可感受飞行手感来辅助调参。

1. 连接遥控器

   准备RADIOMASTER遥控器，使用USB连接电脑，遥控器弹出模式选择界面选择第一个即可

   编译接口源码

   ```bash
   git clone https://gitee.com/music-lab/joystick_ros2_ws.git
   cd ./joystick_ros2_ws
   colcon build
   source install/setup.bash
   ros2 run joystick_ros2 joystick_ros2
   ```

​		终端出现`Joystick Received!`则表明连接成功

2. 在文件`src/realflight_modules/px4ctrl/include/px4ctrl/input.h`中将`#define SIMULATION`解除注释

3. 运行控制器

   ```bash
   cd ./Music-Drone-225
   ros2 launch px4ctrl run_ctrl.launch.py
   ```

4. 运行Rviz可视化

   ```bash
   ros2 launch odom_visualization run_odom.launch.py
   ```

#### 调参

目前可以针对姿态环中串级PID参数进行调整

1. 在仿真模式下，修改文件`src/realflight_modules/px4ctrl/include/px4ctrl/controller.h`中：

   ```c++
   #define DEBUG_ANGLE //取消注释则可指定期望角度，在controller.cpp文件中99行给定期望角度
   #define DEBUG_RATE //取消注释则可指定期望角速度，在controller.cpp文件中115行给定期望角速度
   ```

2. 重新编译运行



#### 参考

[1]https://github.com/ZJU-FAST-Lab/Fast-Drone-250

[2] S. Sun, A. Romero, P. Foehn, E. Kaufmann and D. Scaramuzza, "A Comparative Study of Nonlinear MPC and Differential-Flatness-Based Control for Quadrotor Agile Flight," in IEEE Transactions on Robotics, vol. 38, no. 6, pp. 3357-3373, Dec. 2022, doi: 10.1109/TRO.2022.3177279.