Откройте Quadcopter Project

Выполните следующую команду, чтобы создать и открыть рабочую копию файлов проекта для этого примера:

asbQuadcopterStart

Физические характеристики квадрокоптера

Следующая схема показывает физические характеристики квадрокоптера:

Ось

Ось тела квадрокоптера центрируется в центре тяжести.

Масса и инерция

Мы предполагаем, что все тело работает как частица. Файл vehicleVars содержит значения инерции и массы.

Роторы

Этот пример использует подход, заданный Прути [1] и адаптированный к квадрокоптеру с тяжелым лифтом Ponds et al [2].

Контроль

Для управления квадрокоптер использует дополнительный фильтр для оценки положения, и фильтры Калмана для оценки положения и скорости. Пример реализует:

The controllerVars файл содержит переменные, относящиеся к контроллеру. The estimatorVars файл содержит переменные, относящиеся к оценщику.

Пример реализует контроллер и оценщики как подсистемы модели, позволяя оценить несколько комбинаций оценщиков и контроллеров для проекта.

Для предоставления входов квадрокоптеру (в координатах тангажа, крена, рыскания, Севера (X), Востока (Y), Вниз (Z)) используйте одну из следующих команд и измените VSS_COMMAND переменная в рабочей области:

Датчики

Пример использует набор датчиков, чтобы определить его состояния:

Пример хранит характеристики для датчиков в файле sensorVars. Чтобы включить динамику датчика с этими измерениями, можно изменить VSS_SENSORS переменная в рабочей области.

Окружение

Модели реализуют несколько блоков Aerospace Blockset™ окружения, включая блоки для моделей атмосферы и гравитации. Чтобы включить эти модели, можно изменить VSS_ENVIRONMENT переменная в рабочей области, чтобы переключаться между моделями переменной и фиксированного окружения.

Линеаризация

Модель использует trimLinearizeOpPoint для линеаризации нелинейной модели квадрокоптера с помощью Simulink Control Design(R).

Проверка

Чтобы убедиться, что инструмент генерации траектории работает правильно, пример реализует тест в trajectoryTest файл. Для получения дополнительной информации о том, как это сделать, смотрите в Simulink Control Design Запуск с Simulink Control Design (Simulink Control Design)).

Визуализация

Можно визуализировать переменные для квадрокоптера одним из следующих способов:

Генерация траектории

Инструмент генерации траектории, используя метод Дубина, создает набор навигационных путевых точек. Чтобы создать траекторию с набором путевых точек, этот метод использует набор положений, заданных положением, курсом, кривизной поворота и направлением поворота.

Чтобы запустить инструмент, убедитесь, что проект открыт и запущен:

asbTrajectoryTool

Следующий интерфейс отображений:

Интерфейс имеет несколько панелей:

Waypoints

Эта панель описывает положения, необходимые инструменту траектории. Чтобы определить эти положения, панель использует текстовые поля:

Список положений появится в списке путевой точки справа от текстовых полей.

Чтобы добавить путевую точку, введите значения положения в полях редактирования и нажмите кнопку Add.Новая путевая точка появится в списке путевой точки на той же панели.

Чтобы отредактировать характеристики путевой точки, выберите путевую точку в списке и нажмите кнопку Изменить. Характеристики путевых точек отображаются в полях редактирования. Отредактируйте характеристики по желанию, затем нажмите кнопку OK. Чтобы отменить изменения, нажмите кнопку Отмена.

Чтобы удалить путевую точку, в списке путевой точки выберите путевую точку и нажмите кнопку Удалить.

Бесполётная зона

Панель определяет местоположение и характеристики бесполетных зон. Для определения бесполетной зоны на панели используются текстовые поля:

Используйте кнопки «Добавить», «Удалить», «Редактировать», «ОК» и «Отмена» так же, как и для панели «Путевые точки».

Отображенная траектория

Эта панель строит график траектории над воздушной схемой кампуса Apple Hill, основанный на путевых точках и характеристиках бесполетной зоны.

Чтобы сгенерировать траекторию, добавьте характеристики путевой точки и бесполетной зоны к соответствующим панелям, а затем щелкните Сгенерировать траекторию (Generate Trajectory).

Чтобы сохранить траекторию, которая находится в данный момент на панели, нажмите кнопку «Сохранить». Эта кнопка сохраняет только последнюю траекторию.

Чтобы загрузить последнюю сохраненную траекторию, нажмите кнопку Загрузить.

Чтобы загрузить траекторию по умолчанию, нажмите кнопку Load Default.

Чтобы удалить значения на панели путевой точки и бесполетной зоны, нажмите кнопку Очистить (Clear).

Данные по умолчанию содержат положения для конкретных мест, в которых игрушечный квадрокоптер использует свои камеры, чтобы пилот на земле мог оценить высоту снега на крыше. Для каждого из вспомогательных генераторов степени были определены три бесполётные зоны, поэтому в случае наличия отказа в квадрокоптере он не наносит никакого ущерба инфраструктуре кампуса.

Когда пример генерирует траекторию для данных по умолчанию, график должен появиться следующим образом:

Красная линия представляет траекторию, черные маркеры x определяют либо изменение траектории, либо определенное положение. Синие линии, которые представляют заголовок для этой конкретной точки пути, сопровождают определенные положения. Бесполётные зоны представлены зелеными кругами.

Если у вас есть лицензия Simulink 3D Animation, можно также просмотреть траекторию в 3-D представлении кампуса Apple Hill:

Примечание. По причинам визуализации 3D представление квадрокоптера не находится в той же шкале, что и окружение.

Ссылки

[1] Прути, Р. Вертолётная Эффективность, Стабильность и Управление. PWS Publishers, 2005.

[2] Ponds, P., Mahony, R., Corke, P. Моделирование и управление большим квадроторным роботом. Контрольная инженерная практика. 2010.