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 наземная система координат (плоскость NE, D = 0), принят, чтобы быть инерционной плоскостью, которая является плоской на основе области операции для маленького управления UAV. Наземными координатами системы координат является [_xe, _ye, _ze]. Система координат тела UAV присоединена 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 (система координат тела) задана в Углах Эйлера ZYX. Чтобы преобразовать от земли структурируют к системе координат тела, 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.

Скорость вращения UAV представлена [r, p, q] относительно осей тела, [_xb, _yb, _zb].

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

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

В модели принимается, 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 environment функция.

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

От этих управляющих уравнений модель дает следующие переменные:

Эти переменные совпадают с выходом state функция.

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

Положением UAV в наземной системе координат является [_xe, _ye, _ze] с ориентацией как Углы Эйлера ZYX, [ψ, ϴ, ϕ] в радианах. Скоростями вращения является [p, q, r] в радианах в секунду.

Система координат тела UAV использует координаты в качестве [_xb, _yb, _zb].

При преобразовании координат от мира (земля) система координат к системе координат тела 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. Скоростью вращения, 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 Configuration свойство multirotor объект.

От этих управляющих уравнений модель дает следующие переменные:

Эти переменные совпадают с выходом state функция.