비행 작업

Flight Tasks are used within Flight Modes to provide specific movement behaviours: e.g. follow me, or flight smoothing.

개요

비행 작업은 기본 클래스 FlightTask에서 파생된 비행 작업 프레임워크의 클래스입니다. 목표는 각 작업이 특정 모드의 기체 동작을 구현하는 임의의 입력 데이터에서 콘트롤러에 대한 설정값을 생성하는 것입니다. 프로그래머는 일반적으로 기본 작업의 최소 구현을 호출하고 원하는 동작의 구현으로 확장하여 activate() 및 update() 가상 메서드를 재정의합니다. activate() 메서드는 작업 전환시에 호출되며, 상태를 초기화하고 이전 작업이 방금 적용한 전달된 설정점에서 부드럽게 인계되도록 합니다.

update()는 실행 중 모든 루프 반복에서 호출되며, 설정값을 생성하는 핵심 기능을 구현합니다.

규칙에 따라 작업은 작업 이름을 따서 명명된 PX4-Autopilot/src/modules/flight_mode_manager/tasks의 하위 폴더에 포함되며, 소스 파일에는 접두사 "FlightTask"로 이름이 지정됩니다.

:::note PX4 개발자 회의의 비디오 개요는 아래에서 제공합니다. :::

비행 작업 생성

The instructions below might be used to create a task named MyTask:

1. PX4-Autopilot/src/modules/flight_mode_manager/tasks에 새 비행 작업에 대한 디렉터리를 생성합니다. 규칙에 따라 디렉토리 이름은 작업 이름을 따서 지정되므로 /MyTask라고 합니다.

   mkdir PX4-Autopilot/src/lib/flight_tasks/tasks/MyTask

2. Create empty source code and cmake files for the new flight task in the MyTask directory using the prefix "FlightTask":

   • CMakeLists.txt
   • FlightTaskMyTask.hpp
   • FlightTaskMyTask.cpp

3. Update CMakeLists.txt for the new task

   • Copy the contents of the CMakeLists.txt for another task - e.g. Orbit/CMakeLists.txt

   • Update the copyright to the current year

     ############################################################################
     #
     #   Copyright (c) 2021 PX4 Development Team. All rights reserved.
     #

   • Modify the code to reflect the new task - e.g. replace FlightTaskOrbit with FlightTaskMyTask. The code will look something like this:

     px4_add_library(FlightTaskMyTask
         FlightTaskMyTask.cpp
     )
     
     target_link_libraries(FlightTaskMyTask PUBLIC FlightTask)
     target_include_directories(FlightTaskMyTask PUBLIC ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR})

4. 헤더 파일 업데이트(이 경우 FlightTaskMyTask.hpp): 대부분의 작업은 가상 메서드 activate() 및 update()를 다시 구현하며, 이 예에서는 개인 변수도 있습니다.

   #pragma once
   
   #include "FlightTask.hpp"
   
   class FlightTaskMyTask : public FlightTask
   {
   public:
     FlightTaskMyTask() = default;
     virtual ~FlightTaskMyTask() = default;
   
     bool update();
     bool activate(const trajectory_setpoint_s &last_setpoint) override;
   
   private:
     float _origin_z{0.f};
   };

5. cpp 파일을 적절하게 업데이트 합니다. 이 예는 단순히 작업 메서드가 호출되었음을 나타내는 FlightTaskMyTask.cpp의 간단한 구현을 제공합니다.

   #include "FlightTaskMyTask.hpp"
   
   bool FlightTaskMyTask::activate(const trajectory_setpoint_s &last_setpoint)
   {
     bool ret = FlightTask::activate(last_setpoint);
     PX4_INFO("FlightTaskMyTask activate was called! ret: %d", ret); // report if activation was successful
     return ret;
   }
   
   bool FlightTaskMyTask::update()
   {
     PX4_INFO("FlightTaskMyTask update was called!"); // report update
     return true;
   }

6. Add the new task to the list of tasks to be built in PX4-Autopilot/src/modules/flight_mode_manager/CMakeLists.txt:

   ...
   if(NOT px4_constrained_flash_build)
    list(APPEND flight_tasks_all
     AutoFollowTarget
     Orbit
     MyTask
    )
   endif()
   ...

7. 작업이 호출되도록 비행 모드를 업데이트합니다. 일반적으로, 매개변수는 특정 비행 작업을 사용해야 하는 시기를 선택합니다.

   예를 들어, 멀티콥터 위치 모드에서 새로운 MyTask를 활성화하려면:

   • Update MPC_POS_MODE (multicopter_position_mode_params.c) to add an option for selecting "MyTask" if the parameter has a previously unused value like 5:

     ...
      * @value 0 Direct velocity
      * @value 3 Smoothed velocity
      * @value 4 Acceleration based
      * @value 5 My task
      * @group Multicopter Position Control
      */
     PARAM_DEFINE_INT32(MPC_POS_MODE, 5);

   • _param_mpc_pos_mode에 올바른 값이 있을 때 작업을 활성화하려면 FlightModeManager.cpp 매개변수의 스위치에 새 옵션에 대한 사례를 추가하십시오.

     ...
     // manual position control
     ...
     switch (_param_mpc_pos_mode.get()) {
       ...
       case 3:
          error = switchTask(FlightTaskIndex::ManualPositionSmoothVel);
          break;
       case 5: // Add case for new task: MyTask
          error = switchTask(FlightTaskIndex::MyTask);
          break;
     case 4:
     ....
     ...

신규 비행 작업 테스트

비행 작업을 테스트하려면, 작업이 활성화된 상태에서 기체를 실행하여야 합니다. For the example above, this means setting the parameter MPC_POS_MODE to 5, taking off, and switching the vehicle to Position mode.

:::note 위에 정의된 작업은 시뮬레이터에서만 테스트하여야 합니다. 코드는 실제로 설정값을 생성하지 않으므로 기체는 비행하지 않습니다. :::

Build SITL simulation (gazebo-classic)

make px4_sitl gazebo-classic

Open QGroundControl (if not open, no message information will be printed out). In the console, takeoff and switch to Position mode:

pxh> commander takeoff
pxh> commander mode posctl

The console will continuously display: INFO [FlightTaskMyTask] FlightTaskMyTask update was called!. If you want to change to another flight mode, you can type a command to change the mode, such as commander mode altctl.

비디오

다음 비디오는 PX4의 비행 작업에 대한 개요를 제공합니다. 첫 번째는 PX4 v1.9의 비행 작업 프레임워크 상태를 다룹니다. 두 번째는 PX4 v1.11의 변경 사항을 다루는 업데이트입니다.

PX4 Flight Task Architecture 개요(PX4 개발자 회의 2019)

PX4 v1.9의 비행 모드 작동 방식 설명(Dennis Mannhart, Matthias Grob).

@유투브

센서에서 모터에 이르는 멀티콥터 제어 개요(PX4 가상 개발자 회의 2020)

@유투브

The relevant section of this video is an update of flight tasks in PX4 v11.1 at (9min 20sec). 슬라이드는 이 PDF을 참고하십시오. - 슬라이드 9와 12가 관련이 있습니다.