主要内容

四轴飞行器动力学

本节解释四轴飞行器的物理特性和动力学是如何实现的parrotMinidroneHover项目和盘旋鹦鹉迷你无人机金宝app模型模板。

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-135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，45度x设在。

本例使用Prouty[1]定义的方法，并适用于pond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。

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

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。

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]庞斯，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。