角度期望：包括俯仰角、滾轉角和航向角。這3個角的期望值來源於其他模塊。遙控器的控制桿量、位置控制模塊的輸出量、地面站系統的期望值等等。角度的期望值就是系統中希望無人機達到的某一個角度，這也就是姿態控制中的目標狀態，並且我們希望無人機在這個目標狀態下保持穩定。例如，通過撥動遙控器的俯仰、滾轉和航向控制桿，給出的俯仰、滾轉和航向角分別為5°、5°、10°這3個角度則是姿態控制器的角度期望。但是在控制程序中往往使用的是弧度制，為了便於閱讀和理解，我們還是採用角度制來進行說明。

測量角度：測量角度為無人機當前的姿態角。即，俯仰角、滾轉角和航向角，通常用四元數來表示。我們知道這俯仰和滾轉角是通過陀螺儀積分所得到的，航向角需要通過卡爾曼濾波將陀螺儀的積分值和磁羅盤的測量值進行融合才能得到。因此測量角度並不是直接從感測器得到的，而是由狀態估計模塊計算所得到的最優估計值。請讀者注意，後續我們所介紹在控制系統中所需要用到的狀態來源，包括角度、角速度、位置、速度等所有內容均來自於卡爾曼濾波的最優狀態估計，而不是直接來自於感測器。

角度控制器：外環P控制器，其輸入內容為角度期望減去測量角度，也就是角度誤差。然後通過「比例」控制方法對角度誤差進行計算，得到其輸出內容。需要注意的是，角度控制器的輸入為角度誤差，而輸出卻是角速度期望。也就是系統希望達到這樣的角速度值，並且保持穩定。

角速度期望：外環控制器的輸出，並與內環測量角速度計算得到角速度誤差，並作為內環控制器的輸入。

測量角速度：測量角速度為無人機當前的旋轉角速度，其來源與陀螺儀的讀數，但是也需要通過卡爾曼濾波器得到它們的最優估計值。

角速度控制器：內環PID控制器，其輸入內容為角速度期望減去測量角速度，也就是角速度誤差。然後通過「比例-積分-微分」控制方法對角速度誤差進行計算，得到其輸出內容。與角度控制器類似的，角速度控制器的輸入為角速度期望，而輸出卻是角速度控制量。

角速度控制量：角速度控制量是一個控制數值，是角速度控制的輸出值，這個控制量並不是角速度。這個控制量也不能直接作為PWM輸出給電調，還需要經過無人機的混合控制器來進行混合調節控制，最後才能輸出成最終的PWM信號。

接下來我們來看看姿態控制的相關程序代碼：

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