我想控制能够俯仰和横滚的车辆的姿态（横滚，俯仰，偏航）。为此，我创建了一个四元数PID控制器。首先，我将车辆的当前姿态转换为四元数Qc，并使用四元数Qd对期望的姿态进行相同的处理。然后，我将PID控制器的输入计算为Qr = Qc'x Qd。然后，根据力的要求，将四元数的虚部馈送到车辆的侧倾，俯仰，偏航轴上。我在模拟器上进行了测试，但是控件可以正常运行，但在某些情况下会变得不稳定（要求R：60 P：60 Y：60）。我还希望此方法能解决奇点问题（即90度音调）

有人知道我为什么会出现这种行为，如果可以的话（彻底）解释我在做什么错？ >

#1 楼

您是否正在使用一个PID控制器尝试驱动四元数？根据定义，四元数表示三个自由度，横摆角偏航，而PID控制器是单输入单输出（SISO）控制器。

您正试图通过在四元数中隐藏三个变量来掩盖多输入多输出（MIMO）系统。

我建议您考虑使用三个PID控制器。如果您担心奇异性，请尝试采用轴角配置，其中两个控制器驱动轴的方位角和仰角，而第三个控制器驱动轴的旋转。

评论

$ \ begingroup $
造成误解，很抱歉，我已经在每个轴（滚动，俯仰，偏航）上使用PID控制器，这意味着总共3个控制器。
$ \ endgroup $
– MrHat
2015年9月8日9:41
$ \ begingroup $
没关系，最后，这与我将欧拉角转换为四元数的方式只是一个愚蠢的错误。 （还是）感谢你的建议。
$ \ endgroup $
– MrHat
2015年9月8日13:25