你好,每个人。我的名字叫格雷格,我在MathWorks与仿真软件产品营销。金宝app在这个网络研讨会,您将学习如何仿真软件允许您设计、模拟和部署为一个手掌大金宝app小的四轴飞行器的飞行控制器使用仿真软件。为鹦鹉m金宝appinidrones和航天Blockset支持包。这个研讨会是为了开始资源并将引入模型,四轴飞行器的硬件,以及如何使用仿真软件插件工具来开发完整的工作流从飞机飞行部署建模与仿真和分析。金宝app让我们开始吧。
我们将使用这个轮廓实现今天的研讨会的目标。模型将会有一个简短的介绍,其附加工具,鹦鹉minidrones仿真软件支持包,和硬金宝app件本身。金宝app我将提到如何使用这个网络研讨会来补充教学和学习目标在大学课程和其他培训活动。
我将向您展示如何使用航天Blockset模型和模拟飞机等航空器,依赖于大气和其它环境条件。然后我们将介绍你需要做些什么来把这个模拟现实世界和部署在鹦鹉minidrones飞行控制算法。为此,我将展示如何取代飞机固件,如何飞的minidrone ready-to-sim部署和飞在航空航天Blockset示例,以及如何使用仿真软件编码器记录飞行数据。金宝app然后我将总结研讨会。
让我们看看我们使用的软件工具和材料在这个网络研讨会。对于这个网络研讨会,我使用MATLAB®释放2017 b、仿真软件和仿金宝app真软件支持包鹦鹉Minidrones,航天B金宝applockset仿真软件编码器,仿真软件3 d动画™。请注意,包括一个演示仿真软件许可证3 d动画仿真软件,它可以让我们在3 金宝appd可视化模拟没有修改使用虚拟现实技术文件的能力。
对于硬件,我使用一个滚动的蜘蛛从鹦鹉minidrone,护目镜,微型USB电缆包括minidrone,支持蓝牙USB软件狗金宝app®低能量的司机,一个附带minidrone额外的电池,和一个充电器。这个研讨会的资料也适用于鹦鹉Mambo minidrone, 2018年1月的支持。金宝app
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好吧。基于模型的设计是什么?基于模型的设计是一个过程,使快速和具有成本效益的动态系统的发展,包括控制系统、信号处理和通信系统。在基于模型的设计中,系统模型的中心开发过程,从需求开发设计、实现,和测试。模型是一个可执行的规范,不断完善整个开发过程。
仿真软件是什么?金宝app金宝app仿真软件是一个框图多区的环境模拟和基于模型的设计。它支持金宝app系统级设计、模拟、自动代码生成和连续测试和验证的嵌入式系统。金宝app仿真软件提供了一个图形化编辑器,可定制的块库,和动力学建模和模拟动态系统。
现在鹦鹉minidrones是什么?鹦鹉minidrones超小型飞行动态系统有四个螺旋桨,使他们一个四轴飞行器,而且他们可能从智能手机或平板电脑进行控制。他们可以被做的非常稳定,多亏了自动驾驶仪。他们可以把信号从硬件陀螺仪和使用硬件加速计,飞行高度压力传感器,超声波传感器精密飞行在地面附近,和一个摄像头,可用于光学流和图像处理。
现在知道什么是模型和鹦鹉minidron金宝appes,鹦鹉minidrones仿真软件支持计划是什么?金宝app支持包是金宝app一个官方MathWorks硬件支持插件基于仿真软件,可以让你设计、模拟和部署飞行控制算法鹦鹉minidrones无线蓝牙。金宝app它允许您使用机载传感器的组合开发、模拟和测试飞行控制算法。一只鹦鹉minidrone和仿真软件支持包,你有一个低成本,巴掌金宝app大小的实金宝app验室进行反馈控制实验在教室或家里。
仿真软件是什么插件金宝app和他们提供什么功能?金宝app仿真软件插件是MathWorks在仿真软件工具,提供扩展功能。仿真软件金宝app产品家族包括附加工具,基于事件的建模、物理建模、控制系统、信号处理和无线通信、代码生成、实时仿真和测试,验证和验证,三维可视化和报告。
从40多个仿真软件插件工具,我想专注金宝app于两个,我们将使用在这个网络研讨会。航天Blockset是一个仿真软件插件工具,扩展金宝app其功能块建模和模拟飞机、宇宙飞船、火箭、推进系统和无人驾驶航空器。
金宝app仿真软件编码器是一个附加的工具,生成和执行C和c++代码模型图,Stateflow®图表和MATLAB函数。生成的源代码可用于实时和准实时应用程序,包括仿真加速度、快速成型、半实物仿真。
为什么鹦鹉minidrones MathWorks开金宝app发仿真软件支持?金宝app原因有以下三个。首先,帮助教授和教师培养学生基于模型设计使用无人机作为一个受欢迎的硬件平台。第二,帮助创新者行业理解,采用基于模型的设计使用一个高等教育行之有效的解决方案。
第三,产生兴趣和对基于模型的设计至关重要的影响,认识现实世界的应用。我们希望您能利用这些能力,学习这些可以应用到你的家庭教室或项目,并帮助你在几个小时,而不是几周或几个月。
除此之外研讨会并在处理你的问题或故障排除步骤minidrone,我们提供详细步骤文档伴随着MATLAB可以找到的答案™硬件目录页面。让我们继续,看看我们可以使用航空Blockset模型和模拟无人机。
航天Blockset提供ready-to-sim构建和飞的例子我们基于这个网络研讨会。在本节中,您将学习如何找到并打开一个实例从航空Blockset四轴飞行器项目的例子。你会得到一个简短的参观如何利用最佳实践的例子对于这个应用程序,向您展示如何运行一个模拟无人机的可视化结果的方法,如何修改模型自定义飞行模拟输入,和提供的飞行控制器概述航天Blockset例子。
你可以找到并打开仿真模型通过输入医生在MATLAB命令窗口中,选择航空Blockset点击的例子,和滚动四轴飞行器项目。在文档页面中,你可以找到关于这个例子的细节。您还可以输入以下命令来打开它直接在MATLAB命令窗口。
一旦项目环境配置,将会有三个新的windows:四轴飞行器仿真软件项目名称,顶级的四轴飞行器飞行仿真模型,和一个可视化窗口的无人机采用仿真软件3 d动画。金宝app仿真软件金宝app工程环境,让我们整理文件,设置,和用户定义的任务与此相关的例子,其中包含一个实例,我们可以修改本地用户的仿真软件项目文件夹没有覆盖的示例文件在航空航天Blockset形状。
让我们来一个简短的参观仿真模型。模型由6个主要子系统块橙色包含动态系统的数学表示。有机身动力学的数学描述,传感器,环境,和飞行控制系统。还有块用于提供输入命令来模拟和获得一个可视化的输出。
子系统四个子系统的变体,它让我们在各个子系统之间切换选择,因此他们的名字变体。块FCS呼吁飞行控制系统,在这种情况下,不是一个变体子系统,但它是一个模拟子系统,这意味着块内容提到另一个仿真软件模型。金宝app还有其他几块在顶层的模型建立仿真的速度和另一个仿真停止以防它到达一个不受欢迎的飞行条件。
运行一个模拟的无人机,所有您需要做的就是按玩,你就会看到模型获得系统的时间响应中指定的时间T决赛,然后停止。金宝app您可以使用一组速度块改变模拟运行时的速度。
例如,您可以运行只有十分之一秒的每个真实的模拟第二,增加样本100微秒的时间想象一个慢动作四轴飞行器的动画。仿真运行时,你可以看到的3 d模型minidrone从地面起飞,翱翔。
如果你双击可视化子系统,你会发现另一个选项。首先,信号状态是连接到标准驾驶舱的飞行仪表显示与航空航天Blockset可用。该仪器将显示飞机变量的测量,在这种情况下,人工地平线,高度计,空速指示器,航向指示器,爬升速度指示器,RPM百分比指标的四个推进器。相关的信号中提取飞行仪表子系统。
其次,可视化块包括变体子系统选项捕获或显示仿真结果。变体活跃在默认情况下是一个仿真软件3 d动画选项。金宝app其他三个选项变量VSS控制的可视化是可视化变量的时间响应范围和状态;工作区保存时间响应变量在MATLAB工作区及其飞行仿真分析手段,例如,航空航天工具箱;和飞行装备,一个飞机飞行模拟器呈现动态的第三方和开源模拟器广泛用于航空航天工业。
在这次研讨会,我们将依靠模型的3 d动画渲染选项使用示范许可启用所有仿真软金宝app件的用户。我们将看到如何飞行模拟输入的变化导致飞机模拟行为的变化。
修改四轴飞行器飞行模拟输入,您可以使用一个命令子系统。这个有其他四个变异,让您选择用于模拟输入信号的来源。有仿真软件构建器方法,操纵杆金宝app选项,输入变量的数据,从电子表格文件和阅读。
默认命令子系统采用信号生成器使用的变体,我们使用一个简单的选择在这个网络研讨会。这种变体允许您定义XYZ和小帆船,上下翻动、命令参考信号的飞行控制器。您可以修改这些信号信号生成器,观察模拟飞机的变化行为。您将使用一个可视化选项已经覆盖在这个网络研讨会。
飞行控制器在FCS子系统。当我们双击它,它会打开另一个物体使参考模型。这叫做一个模型子系统,包括在基础模型库。金宝app在这种情况下,该模型子系统包含和封装了飞行控制算法,最终将部署在无人驾驶飞机。
记住,仿真模型是基于模型的设计,帮助测试中心的设计在模拟之前试穿过真正的硬件。这有助于优化控制设计之前我们准备测试硬件,也有助于防止在测试过程中各种各样的问题,包括破坏和崩溃。你只能想象是多么重要MBD的发展和生命周期系统比minidrone更重要。
让我们看看里面有什么我们的飞行控制系统。子系统的算法的一个例子可能包括我们的控制器。这个飞行控制器设计来源于Karaman Sertac教授和费边Riether麻省理工学院的工作。它利用飞机命令感官输入包含硬件抽象层和提供输出的汽车和事故预测标志帮助我们停止仿真,或飞行,以防失去稳定性。
请知道飞行控制器在这个研讨会是四轴飞行器工程实例的一部分附带航空Blockset和只用于这一目的。如果你有兴趣在设计自己的状态估计和飞行控制器,你可以开始探索控制器和估计模型子系统中发现的飞行控制系统。
然而,飞行控制设计超出了这个网络研讨会的范围,但我们邀请你使用这些子系统提出了自己的设计。例如,麻省理工学院的学生已经使用一个控制器子系统实现状态反馈控制器和控制器等方面作为反馈控制的一部分,为本科生和研究生课程。
一次飞行控制器设计和优化模拟,您可能想要生成代码和测试minidrone硬件。现在,我们有一个更好地了解无人机的仿真模型以及它是如何工作的,我们可以得到更多的硬件。
这部分的研讨会将介绍的步骤设置部署所需的硬件和无线通信minidrones飞行控制器。为了部署鹦鹉minidrone飞行控制器设计,您将首先需要下载使用附加的硬件支持包Explorer和遵循硬件设置步骤。金宝app这将帮助你安装一个自定义固件,鹦鹉让仿真软件提供了用户自己设计和集成与飞机飞行控制算法的软件系统。金宝app固件更新发生在一个微型usb连接和可能需要大约五分钟。
固件所取代后,根据您的操作系统,有特定的步骤你应该遵循,使主机和minidrone之间的无线通信。计算机上运行Windows®,您需要启用蓝牙低能量接口支持的芯片和驱动程序或使用一个USB集线器与特征。金宝app对于Windows,建议司机CSR和谐2.1.63.0无线软件堆栈版本。
对于每一种操作系统supported-Windows, Mac和Linux金宝app®——支持包金宝app文档包括更详细的安装和故障排除步骤。此外,对于一些特定的配置,我们的团队在技术支持提供了MATLAB的答案可以帮助解决任何持久化连接问题。金宝app
蓝牙连接后验证之前无人驾驶飞机和飞行测试控制器设计,值得用一个模板中包含的支持包执行桌面测试中我们只把螺旋桨。金宝app要做到这一点,您可以打开的模板通过输入parrot_gettingstarted MATLAB命令窗口并单击部署到硬件。
诊断查看器窗口提供了代码生成的信息,编译,文件传输,无人机的执行过程。此时,模型运行在一个无人驾驶飞机的准备。要运行它,首先打开飞行控制用户界面点击这里诊断查看器,并可选地,设置的时间你会喜欢模型来执行。小心不增加功率增益在飞行控制UI此时螺旋桨可能产生足够的推力来发起一个不受控制的飞行。
接下来,点击开始,您将执行minidrone算法。在这种情况下,没有飞行控制器算法的循环,和我们只发送信号到汽车确保工具链和蓝牙通信工作。
这些都是验证后,我们可以通过点击中断的执行算法停止。飞行控制用户界面让我们下载飞行日志和minidrone的垫与飞行数据文件到当前目录中。这是一个很好的练习来获取这些文件的记录和分析。一旦一个热电联产过程测试无人驾驶飞机,现在我们可以准备部署航空航天Blockset示例的飞行控制器设计和执行实际的试飞。
有飞行控制器设计和无人机硬件设置和测试做好了准备,我们现在讨论的试飞和分析部分网络研讨会。首先,使用航空Blockset示例中,我们将设置硬件专门鹦鹉minidrone目标部署代码,我们将确保启用了数据记录利用仿真软件编码器提供的功能来记录飞行后分析传感器和飞行控制信号。金宝app
然后,我们将进行首次试飞,在航空航天Blockset支持包,你应该能够重现在几小时或更少。金宝app我将解释如何修改命令输入跟踪一个高度参考信号定义信号生成器和如何获得的飞行数据分析和可视化。
包含航空Blockset回到仿真软件金宝app项目例子设置硬件从项目目标,所有你需要的是点击快捷方式可以在将来发布。然后,在四轴飞行器的飞行仿真模型,双击FCS子系统。在飞机上启用数据记录,你可以在MATLAB命令窗口输入以下。
启用数据记录时,仿真软件模型将试图分配内存之前飞往存储传感器飞行控制金宝app器的信号。请注意,每个航班minidrone只能存储这么多数据,并减少飞行时间参数,最后,会让你控制分配多少内存。
如果超过了无人机容量所需的内存,仿真软件模型不会紧迫的时候开始执行飞行控制用户界面。金宝app这些考虑,我们准备尝试飞行控制器与航空航天Blockset船。然而,下面的其他重要因素。
所有航班飞行测试。你应该测试飞行控制器设计和模拟输入,达到性能标准。执行测试飞行在一个足够大的房间,例如,一个房间,至少20英尺20英尺10英尺高。采取合理的护理,防止损坏飞机,周围环境,观察人士的意料,自己。
超声的敏感性,小房间可能导致飞行稳定性问题从超声波信号在墙上反弹和家具。地面材料,例如地毯,可能吸收超声波信号,影响飞行的稳定性。
在镜头敏感性,地面模式可能会影响光学流性能和飞行稳定性。照明条件也会影响光学流和图像处理性能和飞行稳定性。记住这些注意事项,让我们尝试第一次的悬停飞行航空Blockset例子。
我们点击部署到硬件。让模型构金宝app建和转移无人机飞行控制器。打开飞行控制用户界面,点击开始。确保任何其他参与者都知道即将发生的试飞。对于每一个航班,这是最佳实践下载飞行日志和飞行后的垫与飞行数据文件分析。
现在,我将修改飞行控制系统,引入参考信号对无人机部署它们。我将试着改变轴左右方向的参考信号,使无人机位置更改为飞行根据显示的方波信号。对于这个网络研讨会,我创建了一个变种的飞行控制器子系统让我选择这个作为一个选项。
一旦选定,我模拟,验证仿真的预期行为,然后部署到硬件和测试。我部署到硬件在飞行控制UI。这里是结果:无人机起飞和坚持一个中心位置,然后跟随给定的参考信号在y。
飞行完成后,我检索从minidrone飞行日志和MAT文件。我们可以用MAT文件中存储的数据绘制和可视化传感器信号,定位、电动机输出,高度,轨迹,位置,速度,光流速度和电池充电的百分比。
同样,我已经创建了另一个变体系统改变z轴的参考信号,使无人机改变高度飞行剖面显示。再一次,我模拟来验证预期的行为,然后部署到硬件测试。
我部署到硬件。打开飞行控制UI和这里的结果。无人机起飞高度1米,爬到两米,再次下降1米,然后下降到地面。
最后,让我们来谈谈直接从仿真软件提供高度设置点。金宝app我们称之为飞行控制器外部模式运行,在硬件仿真软件模型构建和部署,同时允许某些参数更新执行期间的框图。金宝app
在本例中,我们使用这种变体的飞行控制器和利用这个仪表盘块手动修改无人机在飞行的高度。我部署的硬件。打开飞行控制UI,试飞的结果。无人机起飞约1米的高度,然后遵循高度的命令我把从模型编辑器。金宝app
你可以尝试一些其他的改变自己参考信号来测试这个飞行控制器。然而,这种设计只是一个起点,不利用大气压力传感器为例。什么改变你介绍飞行控制器使它更健壮的大气压力传感器吗?
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