四轴飞行器项目
这个例子展示了如何使用Simulink®建模四轴飞行器，基于金宝appParrot®系列迷你无人机。
为了管理模型和源文件，它使用项目管理．
为了在三维环境中展示四轴飞行器，它使用了Simulink 3D动画。金宝app
对于飞行模拟应用程序的协同开发，它提供了飞行模拟应用程序模板的实现。
这个例子使用金宝appParr金宝appot迷你无人机的Simulink支持包．
注意:要成功运行此示例，必须安装C/ c++编译器。
打开四轴飞行器项目
运行以下命令创建并打开本例中项目文件的工作副本:
四轴飞行器的物理特性
以下是四轴飞行器的物理特性示意图:
轴
质量和惯性
转子
轴
四轴飞行器的体轴以重心为中心。
的x-轴从重心开始，指向四轴飞行器的机头方向。
的y-轴从重心开始，指向四轴飞行器的右侧。
的z-轴从重心开始，从四轴飞行器向下，遵循右手法则。
质量和惯性
我们假设整个身体是一个粒子。该文件vehicleVars包含惯性和质量的值。
转子
转子1号相对于z设在。它的位置与xy-平面，-45度x设在。
转子2号相对于机体负旋转z设在。它的位置与xy-平面，从455度x设在。
3号转子的旋转方向与1号转子相同。它的位置与xy-平面，从135度x设在。
4号转子的旋转方向与2号转子相同。它的位置与xy-平面，从-135度x设在。
本例使用航天块集中的多旋翼块。该块是基于Prouty[1]定义的方法，并适应于Pounds等[2]的重型四轴飞行器。
控制
在控制方面，四轴飞行器使用互补滤波器估计姿态，卡尔曼滤波器估计位置和速度。这个例子实现了:
一种用于纵摇控制的PID控制器
偏航PD控制器
一个PD控制器的位置控制在东北向下坐标
的controllerVars文件包含与控制器相关的变量。的estimatorVars文件包含与估计器相关的变量。
该示例将控制器和估计器实现为模型子系统，允许在设计时对估计器和控制器的几种组合进行评估。
为四轴飞行器提供输入(俯仰，滚转，偏航，北(X)，东(Y)，下(Z)坐标)，使用以下之一并更改VSS_COMMAND工作区中的变量:
信号编辑器块
操纵杆
以前保存的数据
电子表格数据
传感器
这个例子使用了一组传感器来确定它的状态:
一个惯性测量单元(IMU)来测量角速率和平动加速度。
一种用于光流估计的相机。
用于测量高度的声纳。
该示例将传感器的特征存储在文件中sensorVars．若要在这些测量中包含传感器动态，可以更改VSS_SENSORS变量。
环境
这些模型实现了几个Aerospace Blockset™环境块，包括用于大气和重力模型的环境块。要包含这些模型，可以更改VSS_ENVIRONMENT变量在变量和固定环境模型之间切换。
线性化
该模型使用trimLinearizeOpPoint利用Simulink Control Design (R)对四轴飞行器的非线性模型进行线性化。金宝app
测试
为了确保轨迹生成工具能够正常工作，该示例在trajectoryTest文件。有关如何做到这一点的更多信息，请参阅Simulink控件设计金宝app开始学习Simulink控件设计金宝app(金宝appSimulink控制设计)）.
可视化
你可以用以下方式之一来可视化四轴飞行器的变量:
使用模拟数据检查器。
使用飞行仪表块。
在不同的可视化变体子系统之间切换。控件可以在不同的变体子系统之间进行切换
VSS_VISUALIZATION变量。请注意，这些变体之一是FlightGear动画。要使用此动画，必须将FlightGear兼容的四轴飞行器模型添加到项目中。该软件不包括此模型。
轨迹生成
轨迹生成工具，使用杜宾方法，创建一组导航点。为了创建带有一组路点的轨迹，该方法使用一组由位置、航向、转弯曲率和转弯方向定义的姿态。
要启动工具，请确保项目处于打开状态并运行:
界面显示如下:
界面有几个面板:
路点
这个面板描述了轨迹工具需要的姿势。为了定义这些姿势，面板使用文本框:
北而且东(单位:米)
标题(北方学位)
曲率(转弯曲率，单位:米^-1)
转(顺时针或逆时针方向)
在文本框右侧的路径点列表中会出现一个姿势列表。
若要添加路径点，请在编辑框中输入姿态值并单击添加．新路径点出现在同一面板的路径点列表中。
若要编辑路径点的特征，请在列表中选择该路径点，然后单击编辑．路径点的特征显示在编辑框中。编辑所需的特征，然后单击好吧．若要取消更改，请单击取消．
若要删除路径点，请在路径点列表中选择该路径点，然后单击删除．
禁飞区
该小组确定了禁飞区的位置和特征。为了定义禁飞区，面板使用文本框:
北而且东(单位:米)
半径(距离单位:米)
保证金(安全余量，以米为单位)
使用添加，删除，编辑，好吧,取消按钮在相同的方式为路径点面板。
绘制轨迹
这个面板根据航路点和禁飞区特征绘制了苹果山校园空中示意图上的轨迹。
要生成轨迹，将航路点和禁飞区特征添加到各自的面板，然后单击生成轨迹．
若要保存当前在面板中的轨迹，请单击保存按钮。这个按钮只保存你最后的轨迹。
要加载上次保存的轨迹，单击负载．
要加载默认轨迹，请按加载默认的按钮。
若要清除路径点和禁飞区面板中的值，请单击清晰的．
默认数据包含玩具四轴飞行器使用摄像机拍摄的特定位置的姿势，这样地面上的飞行员就可以估计屋顶上积雪的高度。每个辅助发电机都被定义为三个禁飞区，这样即使四轴飞行器出现故障，也不会对校园基础设施造成任何破坏。
当示例为默认数据生成轨迹时，图形应该如下所示:
红线代表轨迹，黑色x标记决定轨迹的变化或特定的姿势。蓝线代表特定路径点的方向，并伴随着特定的姿势。禁飞区用绿色圆圈表示。
如果您拥有Simulink 金宝app3D动画许可证，您还可以查看苹果山校园的3D表示轨迹:
注意:出于可视化的原因，四轴飞行器的3D表示与环境的尺度不同，并且转子速度已降低以消除混叠。
参考文献
[1] Prouty, R.直升机性能，稳定性和控制。PWS出版社，2005年出版。
[2]磅，P.， Mahony, R.， Corke, P.大型四旋翼机器人的建模和控制。控制工程实践。2010。
相关的话题
您也可以从以下列表中选择一个网站: