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北京航空航天大学《四旋翼飞行器建模仿真综合实验》

Primary LanguageMATLABMIT LicenseMIT

quadsim

北京航空航天大学《四旋翼飞行器建模仿真综合实验》,提供了MATLAB APP运行与脚本运行两种方式,实现四旋翼控制仿真。仿真功能:定点悬停、航路跟踪、编队飞行。

三机“一”字编队航路跟踪:

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三机圆形编队兴趣点环绕:

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实验内容

  1. 四旋翼飞行器建模:在Simulink中建立四旋翼飞行模型,能正确对飞行器在力和力矩作用下的线运动、角运动进行 6DOF仿真;
  2. 定点悬停控制实验:基于四旋翼飞行器模型,实现对指定3D空间点的悬停控制;建立GUI界面,能为四旋翼飞行器输入参数并观察仿真飞行轨迹;分析控制误差;在可能的情况下改进控制算法,提高控制精度;
  3. 航路跟踪控制实验:基于四旋翼飞行器模型,实现对指定任意指定的 3D空间航路进行跟踪;实现GUI界面,能交互式输入一组航路点,并绘制 3D的飞行轨迹分析控制误差;在可能的情况下改进控制算法,提高控制精度
  4. 编队跟踪控制实验:基于四旋翼飞行器模型,建立三机线性与圆形编队,沿指定路径编队飞行;要求实现GUI界面,绘制编队飞行轨迹,分析控制误差;在可能的情况下改进控制算法,提高控制精度。

如何运行

有两种运行仿真的方式:

  1. APP运行模式:运行QuadSim.mlapp可打开GUI界面,随后可以在GUI界面中输入仿真参数并获得输出。GUI界面比较精美,但受限于界面画幅,输出的信息有限。
  2. 脚本运行模式:有四个平行的.m脚本文件,分别对应四个实验,功能是将参数加载进工作空间,运行Simulink仿真,并输出详尽的仿真结果。

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3Dplot_fcns文件夹中是绘制3D动画(如下)的函数,在APP运行时(在实验一与实验二中)被调用。由于该函数运行缓慢,因此实验三与实验四的动态效果图由本人编写的动态绘图代码实现。

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由于控制器参数数目较多,在实验报告中不列写全部参数,所有参数的具体取值可在脚本文件中查看。若无特殊说明,所有位置坐标均在北-东-地坐标系下。

原理与建模过程

请见实验报告。