“一切可以被控制的对象，都需要被数学量化”
这是笔者从事多年研发工作得出的道理，无论是车辆控制，机器人控制，飞机控制，还是无人机控制，所有和机械运动相关的控制，如果不能被很好的数学量化，那么将不会被很好的控制。
因为工作需要，笔者曾拜访过很多无人机研发公司，高校和研究所。发现大多数无人机研发公司的研发手段，相较于国外，还很初级。基本都是嵌入式开发居多，侧重于驱动的修改，飞行逻辑的修改。我认为这算不上是严格的无人机开发。因为大多数公司，都没有给被控对象(无人机)，建立完整的数学模型。只是利用开源的框架，调整控制参数，没有完整的测试流程和测试指标。这样研发出来的飞机一致性很差，每一架飞机的飞行状态都不统一，完全不能满足于工业应用的场景。2018/2019年倒闭的无人机公司，大多数都是存在这种情况。
不乏有些原本从事互联网软件开发的公司，转行从事无人机开发。在运动控制领域，和互联网软件开发的不同。有的时候互联网软件开发，不需要建立被控对象的数学模型。秉承设计模式，软件架构设计，协作编程，大规模软件集中测试，上线。在无人系统开发中，软件构架设计也是必不可少的，但是在测试的环节，如果没有建立数学模型，测试无从谈起，因为一般的真机测试，代价，效率和测试密集程度远远达不到要求。因为一个BUG会导致飞机坠毁，而任何一个新系统，往往存在大量的BUG。
而在已经成熟工业界，比如汽车，飞机制造，电力电子，航天等领域大量采用了基于Matlab基于Simulink的模型开发手段。
比如我们要完成一个无人机自稳控制算法的开发，基于Matlab的开发会遵从如下流程：
控制系统需求设计
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控制方法的选择和理论评估
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控制器模型设计(基于Simulink实现)
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无人机建模(基于Simulink实现)
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模型在环(MIL)验证
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软件在环(SIL)验证
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硬件在环(HIL)验证
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实际飞行测试
其中主要的工作为：(以PX4为例)
直接采集PX4的飞行日志，作为输入源，传输给Simulink控制算法模型。控制模型输出电机的控制信号，传输给无人机物理模型，计算出无人机状态参数(姿态，速度和位置等)
无人机的滤波导航的算法开发，基于模型开发会遵从如下流程：
导航系统需求设计
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导航算法的选择和理论评估
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控制器模型设计(基于Simulink实现)
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开环仿真验证
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实际飞行测试
「我们可以提供什么
What can we offer?」
我们阿木实验室提供如下的课程体系和打包工具：
课程将全面，细致地讲解如何基于模型(Simulink)的方法设计一套功能强大的飞控系统。本课程由多位一线资深飞控工程师设计，结合多年的基于模型的飞控开发经验，给大家提供最先进，最前沿的飞控开发体验。
基于模型的开发将省去繁琐的代码编写步骤，只需要拖动几个模块，就像搭积木一般，轻松搭建您自己的飞控算法。飞控开发人员可以将更多的精力放在算法本身，而不需要过多关注代码实现的细节，这样将大大加快开发的效率，减少在代码编写过程中产生的错误。
同时，基于模型的开发具有优秀的代码复用性。也就是说，已经设计好的功能模块，只需要简单的复制粘贴，就能轻松地应用到其它任何地方，免去了代码移植过程的繁琐。
基于模型的开发另外一个强大的优势即在于“一次试验，多次仿真”的目的。结合Simulink强大的开环和闭环仿真系统，只需采集一次数据，便可通过仿真再现在真实世界中的实际表现。通过修改模型算法或参数，可以进行在线的数据仿真和调试，大大简化调试的难度。
内容介绍
本课程按飞控系统的功能模块进行划分，共分为四个章节：
- 在Simulink基础章节中， 大家将学习Simulink/Matlab的基础操作和用法，Simulink固有功能模块的用途与使用方法。然后结合一个仿真实例，大家将会对基于模型的设计方法有一个比较深入的理解，最后在实际应用当中逐渐体会其精髓。
图1. Simulink模型代码生成流程
在控制系统设计与仿真的章节中，将为大家系统讲解控制理论基础，无人机建模的理论基础和无人机模型参数的测量与辨识。 此外，通过系统地介绍基于模型的控制器设计方法，手把手教你设计属于自己的控制器。在控制器设计完成后，大家还将学到使用模型在环仿真的方法来验证控制器的性能，并最终一键生成代码下载运行到实际的硬件板上。
图1. 开环仿真
图2 . 闭环仿真
在导航系统设计与仿真章节中，大家将学习到最先进的多传感器融合算法和理论知识。其中涉及到对传感器数据校准的算法和预处理，多传感器融合等。通过精确的数据数据融合，得到无人机的姿态，速度和位置的状态信息。最后将通过开环仿真和实际飞行来验证导航系统的性能。
图1. 硬件在环仿真
在软件在环与硬件在环的设计与仿真章节中，将为大家介绍软件在环与硬件在环的应用场景。然后一步一步教你如何搭建软件在环与硬件在环的仿真环境，做到最大程度地模拟真实的飞行场景，减少炸机次数。
注：本课程将基于PX4的飞控平台，将基于模型设计的控制器和导航系统嵌入到PX4中。
课程大纲
一、Simulink基础
1. Simulink/Matlab环境介绍
2. Simulink基础模块介绍
3. Simulink高级模块介绍
4. Simulink仿真实例应用
二、控制系统设计与仿真
1. 控制理论基础
2. 无人机建模与参数辨识
3. 系统接口与总线设计
4. 数字滤波器设计与仿真
5. 姿态环PID控制器的设计与仿真
6. 模型在环仿真(MIL)与代码生成
7. 代码合入与实际飞行验证
8. 模型开环仿真与调试
三、导航系统设计与仿真
1. 导航理论基础
2. 系统接口与总线设计
3. 传感器校准算法
4. 传感器预处理设计与仿真
5. 姿态融合设计与仿真
6. 速度融合与位置融合设计与仿真
7. 代码生成与合入
8. 模型开环仿真与调试
四、软件在环仿真与硬件在环的设计与仿真
1. 应用背景介绍
2. 传感器模型设计与仿真
3. 软件在环仿真平台设计与仿真
4. 硬件在环仿真平台设计与仿真
特别说明：本课程包含视频教程，开发环境工具包，飞机
软件开发包截图如下：
飞机硬件如下：
我们目前提供控制算法开发的Matlab开发包(可以替换原有PX4飞控的串级PID控制算法)(包含系统建模)，视频教程和完整的文档将在1个月之内完善。现在采购这一套一个月之内完成发货。
价格详情
全套开发套件(1-4章：完整的控制仿真和滤波仿真)售价：13500元起(含飞机及必要硬件)
控制算法开发套件售价：8999元起(含飞机及必要硬件)
导航滤波算法开发套件售价：9800元起(含飞机及必要硬件)
导航滤波相关的开发包和开发套件，在8月份左右上线。
更多有趣实验，欢迎关注“阿木实验室”公众号。
