Модель руководства для БПЛА
A fixedwing объект представляет собой модель наведения с уменьшенным порядком для беспилотного летательного аппарата (БЛА). Модель аппроксимирует поведение замкнутой системы, состоящей из контроллера автопилота и неподвижной кинематической модели для 3-D движения.
Для получения информации о многооборотных БПЛА см. multirotor.
model = fixedwing создает модель неподвижного движения с помощью double значения точности для входных, выходных и конфигурационных параметров модели управления.
model = fixedwing(DataType) задает точность типа данных (DataType свойство) для входных, выходных и конфигурационных параметров модели управления.
control | Команды управления БПЛА |
derivative | Производная по времени от состояний БПЛА |
environment | Экологические затраты на БПЛА |
state | Вектор состояния БПЛА |
В этом примере показано, как использовать fixedwing модель наведения для имитации изменения состояния БПЛА за счет ввода команды.
Создайте модель наведения крыла.
model = fixedwing;
Задайте воздушную скорость транспортного средства путем изменения конструкции из state функция.
s = state(model);
s(4) = 5; % 5 m/sУкажите команду управления, u, которая поддерживает скорость воздуха и дает угол крена pi/12.
u = control(model); u.RollAngle = pi/12; u.AirSpeed = 5;
Создание среды по умолчанию без ветра.
e = environment(model);
Вычислите производную состояния по времени, заданную текущим состоянием, управляющей командой и средой.
sdot = derivative(model,s,u,e);
Моделирование состояния БПЛА с помощью ode45 интеграция. y на поле выводятся состояния БПЛА на основе данного моделирования.
simOut = ode45(@(~,x)derivative(model,x,u,e), [0 50], s); size(simOut.y)
ans = 1×2
8 904
Постройте график изменения угла крена на основе выходных данных моделирования. Угол крена - это 7-й ряд simOut.y выход.
plot(simOut.y(7,:))
Можно также построить график траектории на крыле с помощью plotTransforms. Создайте векторы перемещения и вращения из моделируемого состояния. Понизить (каждый 30-й элемент) и транспонировать simOut элементы и преобразуют углы Эйлера в кватернионы. Укажите сетку в качестве fixedwing.stl файл и положительное направление Z как "down". На отображаемом виде показан БПЛА, выполняющий постоянный поворот на основе постоянного угла крена.
downsample = 1:30:size(simOut.y,2); translations = simOut.y(1:3,downsample)'; % xyz-position rotations = eul2quat([simOut.y(5,downsample)',simOut.y(6,downsample)',simOut.y(7,downsample)']); % ZYX Euler plotTransforms(translations,rotations,... 'MeshFilePath','fixedwing.stl','InertialZDirection',"down") hold on plot3(simOut.y(1,:),-simOut.y(2,:),simOut.y(3,:),'--b') % full path xlim([-10.0 10.0]) ylim([-20.0 5.0]) zlim([-0.5 4.00]) view([-45 90]) hold off
Для БПЛА с БПЛА используются следующие уравнения для определения модели наведения БПЛА. Используйте derivative функция вычисления производной по времени состояния БПЛА с использованием этих управляющих уравнений. Укажите входные данные с помощью state, control, и environment функции.
Положение БПЛА в земном кадре составляет [xe, ye, h] с ориентацией в качестве угла курса, угла траектории полета и угла крена, [λ, γ, λ] в радианах.
Модель предполагает, что БПЛА летит в режиме скоординированного поворота, с нулевым боковым скольжением. Автопилот управляет скоростью, высотой и углом крена. Соответствующими уравнениями движения являются:
Va и Vg обозначают воздушную и наземную скорости БПЛА.
Скорость ветра определяется как [Vwn, Vwe, Vwd] для северного, восточного и нисходящего направлений. Чтобы создать структуру для этих входных данных, используйте environment функция.
k * - коэффициенты усиления контроллера. Чтобы указать эти выигрыши, используйте Configuration имущества fixedwing объект.
Из этих управляющих уравнений модель даёт следующие переменные: 
Эти переменные соответствуют выходному сигналу state функция.
[1] Рэндал У. Борода и Тимоти У. Маклейн. «Глава 9.» Теория и практика малых беспилотных летательных аппаратов, Нью-Джерси: Принстонский университет, пресса, 2012.