Библиотека UAV для Robotics System Toolbox использует Северо-восток вниз (NED) соглашение системы координат, которое также иногда называется локальной плоскостью касательной (LTP). Радиус-вектор UAV состоит из трех чисел для положения вдоль северной оси, восточной оси и вертикального положения. Вниз элемент выполняет правило правой руки и приводит к отрицательным величинам для высотного усиления.

Наземная плоскость или наземный кадр (плоскость NE, D = 0), принят, чтобы быть инерционной плоскостью, которая является плоской на основе области операции для маленького управления UAV. Наземными координатами кадра является [_xe, _ye, _ze]. Каркас кузова UAV присоединен к центру массы с координатами [_xb, _yb, _zb]. _xb является предпочтительным прямым направлением UAV, и _zb перпендикулярен плоскости, которая указывает вниз, когда UAV перемещается во время совершенного горизонтального рейса.

Ориентация UAV (каркас кузова) задана в Углах Эйлера ZYX. Чтобы преобразовать от земли структурируют к каркасу кузова, мы сначала вращаемся о _ze - ось углом отклонения от курса, ψ. Затем вращайтесь о промежуточном y - ось углом подачи, ϕ. Затем вращайтесь о промежуточном x - ось углом вращения, ϴ.

Угловая скорость UAV представлена [r, p, q] относительно осей тела, [_xb, _yb, _zb].

Для БПЛА фиксированного крыла следующие уравнения используются, чтобы задать модель руководства UAV. Используйте функцию derivative, чтобы вычислить производную времени состояния UAV, использующего эти управляющие уравнения. Задайте входные параметры с помощью state, control и функций environment.

Положением UAV в наземном кадре является [_xe, _ye, h] с ориентацией как направляющийся угол, угол курса полета и угол вращения, [χ, γ, ϕ] в радианах.

Модель принимает, что UAV летит при условии скоординированного поворота с нулевым заносом. Автопилот управляет скоростью полета, высотой и направляющимся углом. Соответствующие уравнения движения:

_Va и _Vg обозначают воздух UAV и скорости относительно земли.

Скорость ветра задана как [_Vwn, _Vwe, _Vwd] для севера, востока, и вниз направлений. Чтобы сгенерировать структуру для этих входных параметров, используйте функцию environment.

_k* является усилениями контроллера. Чтобы задать эти усиления, используйте свойство Configuration объекта fixedwing.

От этих управляющих уравнений модель дает следующие переменные:

Эти переменные совпадают с выводом функции state.

Для мультироторов следующие уравнения используются, чтобы задать модель руководства UAV. Чтобы вычислить производную времени состояния UAV, использующего эти управляющие уравнения, используйте функцию derivative. Задайте входные параметры с помощью state, control и environment.

Положением UAV в наземном кадре является [_xe, _ye, _ze] с ориентацией как Углы Эйлера ZYX, [ψ, ϴ, ϕ] в радианах. Угловыми скоростями является [p, q, r] в радианах в секунду.

Каркас кузова UAV использует координаты в качестве [_xb, _yb, _zb].

При преобразовании координат от мира (земля) кадр к каркасу кузова UAV матрица вращения:

Because(x), и sin (x) сокращены как _cx и _sx.

Ускорением центра UAV массы в наземных координатах управляют:

m является массой UAV, g является силой тяжести, и _Fthrust является общей силой, созданной пропеллерами, применился к мультиротору вдоль –_zb оси (точки вверх в горизонтальном положении).

Контроллер отношения подачи списка с обратной связью аппроксимирует поведение 2 независимых контроллеров PD для этих двух углов поворота и 2 независимых контроллеров P для уровня отклонения от курса и втискивают. Угловой скоростью, угловым ускорением и тягой управляют:

Эта модель принимает, что автопилот берет в списке, которым управляют, подаче, углах отклонения от курса, [^ψc, ^ϴc, ^ϕc] и общая сила тяги, которой управляют, ^Fcthrust. Структура, чтобы задать эти входные параметры сгенерирована от control.

Усиления P и D для входных параметров управления заданы как _KPα и _KDα, где α является или углом поворота или тягой. Эти усиления наряду с массой UAV, m, заданы в свойстве Configuration объекта multirotor.

От этих управляющих уравнений модель дает следующие переменные:

Эти переменные совпадают с выводом функции state.