本讲位于：
PID Controller（PID控制器）
↓
PID Output（PID输出）
↓
Mixer（混控器）
↓
Motor Command（电机指令）
↓
ESC
↓
Motor
上一讲，我们已经完成了 PID Controller（PID控制器）的学习。
飞控已经能够根据：
目标状态
↓
当前状态
↓
两者之间的误差
计算出：
为了消除误差，飞机需要产生怎样的控制作用。
这个结果，就是：
PID Output（PID输出）
但是，现在出现了一个新的问题：
PID Output（PID输出）如何变成每一个电机真正执行的动作？
因为，PID 到这里，只解决了飞机应该怎样运动。
但是，电机需要知道的是：每一个电机应该输出多少动力。
这两个问题，并不是同一个问题，而连接这两个阶段的模块，就是：
Mixer（混控器）
在进入 Mixer 之前，我们先明确 PID 的职责。
假设飞手向右推动 Roll 摇杆。
经过前面的控制链：
RC Stick（遥控输入）
↓
Target Angle（目标姿态角）
↓
Angle Error（姿态角误差）
↓
Desired Angular Rate（目标角速度）
↓
Rate Error（角速度误差）
↓
PID Controller（PID控制器）
最终，PID 计算得到：Roll PID Output（滚转PID输出）
这个输出表示：飞机需要产生一个向右滚转的控制作用。
注意，这里描述的是 “飞机整体运动需求”。
而不是 “某一个电机增加多少转速”。
因为 PID Controller（PID控制器）并不知道：
这些问题并不属于 PID 的职责范围。
为了理解 Mixer，我们先考虑一个极端情况。
假设一架飞行器只有一个电机，控制过程可能非常简单：
需要更多动力
↓
增加电机输出
↓
飞机产生运动
因为，只有一个执行机构。
所以：
控制需求 -> 执行动作
之间不存在复杂转换。
但是, 四旋翼完全不同, 四旋翼拥有：
Motor 1
Motor 2
Motor 3
Motor 4
四个执行机构。
此时，飞控提出：“飞机需要向右滚转”。
对于电机来说，这个信息仍然不完整，因为电机不知道：
哪个电机应该增加？
哪个电机应该减少？
增加多少？
减少多少？
因此，随着执行机构数量增加，控制系统出现了一个新的问题：
飞机希望产生什么运动，多个执行机构应该如何配合？
这个问题，就是 Mixer 需要解决的问题。
为了建立直观理解，我们先离开飞控。
假设，一个很重的箱子，需要四个人搬动。
四个人分别站在：左前，右前，左后，右后。
现在，一个控制者告诉他们：“箱子需要向右移动”。
这个命令是否足够？
答案：不够。
因为四个人还不知道：“每个人应该用多大力量”？
例如：
如果四个人同时向右推动，箱子可能整体向右移动。
但是，如果希望箱子：“向右移动，同时改变方向”
那么四个人的力量就必须不同。
可能需要：
左侧增加力量，右侧减少力量
这样箱子才会产生旋转。
这里出现了两个不同的问题：
第一个问题：箱子需要产生什么运动？例如，向右移动。
第二个问题：四个人分别应该如何用力？例如，谁增加力量，谁减少力量。
第一个问题属于控制目标，第二个问题属于执行分配。
负责执行分配的角色：就是 Mixer。
四旋翼的问题完全一样。
飞控首先关心：飞机需要产生什么运动。
例如：
Roll（横滚）
Pitch（俯仰）
Yaw（偏航）
Throttle（油门）
这些都是飞机整体运动需求。
但是，飞机真正执行动作的是：
Motor 1
Motor 2
Motor 3
Motor 4
电机并不知道什么叫：Roll，Pitch, Yaw。
电机只知道：
提高转速 -> 产生更大动力
或者：
降低转速 -> 减少动力
因此，飞控需要一个中间翻译层：
飞机运动需求 -> 每个电机具体执行量
这个过程, 就是 Mixer（混控）。
现在可以正式定义 Mixer。
Mixer（混控器）的职责：
将飞控产生的运动控制需求，转换为多个电机对应的执行指令。
简单来说：
PID Output（PID输出）告诉飞机：我要产生什么运动。
Mixer（混控器）告诉电机：你们每一个应该如何配合。
所以：
PID Output ≠ Motor Command
中间必须经过 “ Mixer ” 才能得到：
Motor Command（电机指令）
现在，我们已经知道 PID Output（PID输出）表示飞机希望产生什么运动。
但是，真实飞行过程中，飞机通常不会只执行一种运动。
例如：
飞手推动油门，飞机需要上升；
同时，飞手推动 Roll，飞机需要向右倾斜；
同时，飞手推动 Pitch，飞机需要向前倾斜；
同时，飞手推动 Yaw，飞机需要改变朝向。
也就是说，飞机的运动需求，通常是多个目标同时存在。
四旋翼需要同时处理：
Throttle（油门） : 控制整体升力
Roll（横滚）：控制左右倾斜
Pitch（俯仰）：控制前后倾斜
Yaw（偏航）：控制旋转方向
但是，飞机最终只有 Motor 1 ~ Motor 4 四个执行机构。
因此，飞控必须解决一个问题：
多个飞机运动需求，如何组合成四个电机的输出？
这就是 Mixer 存在的根本原因。
现在，我们可以理解 Mixer 名字中的 "Mix"。
Mixer 并不是创造新的控制目标，它也不是重新计算飞机应该如何运动。
这些工作已经由前面的控制链完成。
Mixer 做的是：
多个已有控制需求组合，形成多个电机执行量
例如，飞机当前需要：
Throttle = 50
Roll = +20
Pitch = -10
Yaw = +5
这些信息分别代表：
需要多少升力；
需要多少滚转；
需要多少俯仰；
需要多少偏航。
但是，电机无法直接理解这些信息。
Mixer 需要把它们转换为：
Motor 1 = ?
Motor 2 = ?
Motor 3 = ?
Motor 4 = ?
因此，Mixer 的 "混合"，指的是：
Throttle + Roll + Pitch + Yaw -> 组合成为多个 Motor Command
现在，我们只观察一个最简单的情况。
假设, 飞机当前：Throttle = 50，表示四个电机共同提供基础升力。
此时，飞控希望：Roll = +20，表示飞机需要向右滚转。
为了产生滚转力矩：飞机左右两侧的升力必须不同。
例如：
左侧电机增加动力，左侧升力增加
右侧电机减少动力，右侧升力减少
于是，Mixer 可能产生类似：
左前电机：Throttle + Roll
右前电机：Throttle - Roll
左后电机：Throttle + Roll
右后电机：Throttle - Roll
最终，四个电机得到不同的输出。
例如：
Motor 1 = 70
Motor 2 = 30
Motor 3 = 70
Motor 4 = 30
注意，这里的数字只是为了理解 Mixer 的思想。
真实 Betaflight 中，还会考虑：
但是核心思想不变：
飞机运动需求 -> Mixer 分配 -> 电机执行量
这里需要建立一个非常重要的边界, 很多初学者容易认为Mixer 控制飞机。
这个理解是不准确的, 因为Mixer 不知道：
飞机当前姿态是多少；
误差是多少；
应该向哪里飞。
这些属于前面的控制系统。
Mixer 只接收已经计算好的控制需求。
它负责：
怎么让多个电机合作完成这个需求。
因此, 控制链中：
PID Controller（PID控制器）负责计算控制需求。
Mixer（混控器）负责分配执行方式。
两者承担完全不同的职责。
现在，我们重新观察 PID Output 之后发生了什么：
Target Angle（目标姿态角）
↓
Angle Error（姿态角误差）
↓
Desired Angular Rate（目标角速度）
↓
Current Angular Rate（当前角速度）
↓
Rate Error（角速度误差）
↓
PID Controller（PID控制器）
↓
PID Output（PID输出）
↓
Mixer（混控器）
↓
Motor Command（电机指令）
↓
ESC
↓
Motor
↓
Aircraft Motion（飞机运动）
到这里, 控制链出现了一个非常重要的变化。
在 PID 之前, 飞控关注的是：飞机应该怎样运动。
经过 Mixer 以后, 飞控开始关注：每一个执行机构应该怎样动作。
也就是说, 控制链完成了一次转换：
飞机级控制需求
↓
执行机构级控制命令
现在，可以总结第20讲最重要的三个概念。
第一：
PID Output（PID输出）不是电机控制信号。
它表达的是：飞机需要产生什么运动。
第二：
Motor Command（电机指令）不是控制需求。
它表达的是：每一个电机应该输出多少。
第三：
Mixer（混控器）连接两者。
它完成：
飞机运动需求 -> 多个电机执行量
的转换。
现在，飞控已经完成了从 PID Output 到 Motor Command（电机指令）之间概念上的转换。
但是，还有一个问题：Betaflight 中的 Mixer 到底是如何实现这个转换的？
它如何知道：
Roll，Pitch，Yaw，Throttle
应该分别影响哪些电机？
下一讲，我们将正式进入：
Mixer（混控器）的源码实现。
观察 Betaflight 如何根据四旋翼结构，将控制需求转换成：
Motor 1
Motor 2
Motor 3
Motor 4
最终输出真正的：
Motor Command（电机指令）。
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