В этом примере показано, как использовать multirotor модель руководства для симуляции изменения состояния БПЛА из-за входных команд.

Создайте модель мультироторного руководства.

model = multirotor;

Создайте структуру состояния. Укажите местоположение в мировых координатах.

s = state(model);
s(1:3) = [3;2;1];

Задайте команду управления, u, который определил крен и тягу мультиротора.

u = control(model);
u.Roll = pi/12;
u.Thrust = 1;

Создайте окружение по умолчанию без ветра.

e = environment(model);

Вычислите производную по времени от состояния с учетом текущего состояния, команды управления и окружения.

sdot = derivative(model,s,u,e);

Симулируйте состояние БПЛА с помощью ode45 интегрирование. The y поле выводит мультироторные состояния БПЛА в виде матрицы 13 на n.

simOut = ode45(@(~,x)derivative(model,x,u,e), [0 3], s);
size(simOut.y)

ans = 1×2

          13        3536

Постройте график изменения угла крена на основе выходов симуляции. Угол крена (угол X Эйлера) является 9-й строкой simOut.y выход.

plot(simOut.y(9,:))

Постройте график изменения положения Y и Z. При заданном угле тяги и крена мультиротор должен перелететь и потерять некоторую высоту. Положительное значение для Z ожидается, так как положительное Z меньше.

figure
plot(simOut.y(2,:));
hold on
plot(simOut.y(3,:));
legend('Y-position','Z-position')
hold off

Можно также построить график мультироторной траектории с помощью plotTransforms. Создайте векторы смещения и поворота из моделируемого состояния. Downsample (каждый 300-й элемент) и транспонируйте simOut элементы и преобразуйте углы Эйлера в кватернионы. Задайте mesh как multirotor.stl файл и положительное Z-направление как "down". Отображаемый вид показывает БПЛА, перемещающийся в Y-направлении и теряющий высоту.

translations = simOut.y(1:3,1:300:end)'; % xyz position
rotations = eul2quat(simOut.y(7:9,1:300:end)'); % ZYX Euler
plotTransforms(translations,rotations,...
    'MeshFilePath','multirotor.stl','InertialZDirection',"down")
view([90.00 -0.60])

В этом примере показано, как использовать fixedwing модель руководства для симуляции изменения состояния БПЛА из-за входных команд.

Создайте модель руководства фиксированного направления.

model = fixedwing;

Установите скорость воздуха транспортного средства путем изменения структуры от state функция.

s = state(model);
s(4) = 5; % 5 m/s

Задайте команду управления, u, что поддерживает скорость воздуха и дает угол крена pi/12.

u = control(model);
u.RollAngle = pi/12;
u.AirSpeed = 5;

Создайте окружение по умолчанию без ветра.

e = environment(model);

Вычислите производную по времени от состояния с учетом текущего состояния, команды управления и окружения.

sdot = derivative(model,s,u,e);

Симулируйте состояние БПЛА с помощью ode45 интегрирование. The y поле выводит состояния БПЛА фиксированного типа на основе этой симуляции.

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 выходов симуляции. Угол крена является 7-й строкой simOut.y выход.

plot(simOut.y(7,:))

Можно также построить график траектории фиксированного крыла с помощью plotTransforms. Создайте векторы смещения и поворота из моделируемого состояния. Downsample (каждый 30-й элемент) и транспонируйте simOut элементы и преобразуйте углы Эйлера в кватернионы. Задайте mesh как fixedwing.stl файл и положительное Z-направление как "down". Отображаемый вид показывает БПЛА, совершающий 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