关于pixhawk的恒定采样率的控制

这翻译自pixhawk官网，不敢私有，奉献于大家。我外语一般。所以肯定有不合理的地方。大家感觉哪正确，联系修改。

如何在px4实施恒定采样率的控制

下面是来自px4users组的。。。。

我问自己如何向高级选择算法那样运行这些需要恒定采样率的apps。我发现所有的模块（和控制器）没有一个恒定的采样率，而是在topic上等待需要的数据被published。并且我感觉“hrt_call_”系列函数也不是最适合控制器应用的方式，你有更好的提议吗？

 

在一个控制系统里有两个基本的时序要求：更新速率和延时

为了获得一个好的系统性能，你必须最小化延时，在很多场合，延时比更新率更重要，因为大延时会产生相移。

 

你可以控制钟摆以1HZ的来回摆动来更新数据，没有1秒的延时。因为延时的相位会给你一个错误的提示。所以与其坚持一个固定的频率，不如把我们的注意力放在延时上。固定频率的控制循环有时候真的有很差的延时。例如：

假设你以100hz的速度采集传感器值，估算也是100hz，其它控制器也是100Hz，你是否会认为最坏的延时一步输入时10ms呢？实际上不是10ms，如果你使用自由循环，延时是出于10ms—29.99ms中的随机数值。因为每个循环都可以错过下一个循环的一小部分。

Sensors runs at 10ms 20ms 30ms and so on

Estimator runs at 9ms 19ms 29ms and so on

Controller runs at 8ms 18ms 28ms and so on

比如某时刻你的系统正处于1ms时刻，那么还有9ms才进行sensors的采集，那么estimator需要18ms才能看见这次的数据，而controller需要27ms才能看见数据。在nshshell，如果有三个这样的序列，那真是糟透的设计。

         其实我们需要的是按顺序执行所有的步骤。那是否可以把它们挤在一个main循环里呢，那将也是一个很糟的设计。首先这不是一个灵活的可扩展的架构。并且也不符合实际，为何呢？因为我们需要支持不同的速率要求，还有当多个控制器运行时，其它快速的控制器不能并发。如我们sensors采样率是1000Hz，有的控制器运行速率是250Hz，有的是50Hz。我们不想在他们之间有任何延时。

         那px4系统的延时优化如何呢？在每次sensors采样后立即运行估算和控制器。你可以在代码中主循环中的poll看到这一实现。这一实现的最大优势是在wait期间，没有cpu负荷。这对于恒定采样率意味着什么呢？传感器时钟由高精度定时器提供，他们的时序很准确。我们采用这个恒定采样率来作为系统其它部分的时钟。这样你就有一个恒定采样率了。

         而实际使用情况是：如果你想建立一个好的控制系统，你只需要调整sensors的采样时序即可。而不是调整系统的时序。这样系统还提供每隔几次运行某功能的机制，如sensors的采样率更新为250hz，你只要按照比例运行其它就可以啦。

         如果你仔细查看你使用的具体的控制器，除了MPC解决方案。大部分方案中dt是系统的一个控制系数。这样你需要的不是一个恒定的采样率，而是测量dt。当然对于你的调整，你需要尽量调整精确的，尽量与真实dt接近的dt值来满足你设计的系统需要。如果你想使用MPC控制器，你仍然可以选择几个sensors采样周期为你的设计时序，一般也会取得很精确的计时。