Модель

Доставка пакета подсистема Quadcopter

quadcopter включает шасси и четыре пары моторного пропеллера, каждое вращение альтернативно в по часовой стрелке и направление против часовой стрелки. quadcopter шасси имеет четыре идентичных руки, твердо присоединенные к верхним и нижним пластинам с помощью блока Твердого Преобразования. Двигатель включает моторную основу, вал двигателя, который соединяется с моторной основой через шарнирное соединение и моторным дном. Пропеллер твердо присоединен к валу двигателя. Моторная основа жестко соединена к руке с помощью блока Твердого Преобразования. На основе скорости вращения пропеллера вычисляются коэффициент тяги и тяга, сгенерированная каждым пропеллером. Пакет присоединен к quadcopter через сварной шов. Каждый раз, когда quadcopter, перенос пакета входит в близость местоположения снижения, Доставка Пакета блока MATLAB function Quadcopter/Package, Спускают Курок, расцепляет сварной шов, чтобы поставить пакет. Пространственные блоки Силы контакта используются, чтобы смоделировать силы контакта между пакетом и земной поверхностью. Смотрите маску блока для получения дополнительной информации.

Открытая доставка пакета подсистема Quadcopter

Генерация траектории и подсистема управления

Желаемая траектория quadcopter вычисляется с помощью Генератора Генерации и Управления/Траектории Траекторией блока MATLAB function. waypoints между панелью запуска и местоположением снижения предписаны. Учитывая текущее время, блок возвращает 5-ю траекторию полинома порядка (желаемое положение и скорость) для quadcopter. Траектория между двумя последовательными waypoints вычисляется как кусочный 5-й полином порядка, таким образом, что начальные и итоговые скорости и ускорения в waypoints являются всем нулем. Каждый раз, когда quadcopter входит в близость waypoint, желаемая траектория вычисляется между током и следующим waypoint. quadcopter наводит, когда он достигает местоположения снижения и поставляет пакет. Генерация траектории и Подсистемы контроллера Генерации и Управления/Высоты Контроллера и Траектории Управления/Положения и Отношения генерируют управляющие сигналы, который управляет фактическим отношением и высотой quadcopter к требуемым значениям. Подсистема Микшера Генерации и Управления/Двигателя Траекторией использует отношение и высотные управляющие сигналы вычислить желаемую скорость вращения для quadcopter двигателей. Смотрите маску блока для получения дополнительной информации.

Открытая подсистема генерации и управления траекторией

Положение и подсистема управления ориентацией

Каскадное регулирование используется, чтобы управлять положением quadcopter к требуемому состоянию. Внутренний цикл содержит ПИД-регулятор, который управляет динамикой отношения quadcopter. backstepping контроллер в Контроллере/Положении Положения и Отношения блока MATLAB function Контроллер вычисляет желаемые углы крена и тангажа, необходимые, чтобы достигнуть цели управления. Смотрите маску блока для получения дополнительной информации.

Открытая позиция и подсистема управления ориентацией

Анимация Mechanics Explorer

Результаты симуляции от Simscape Logging

График ниже показов фактическая и желаемая позиция Quadcopter

Ссылки: [1] Десять кубометров, A., Льюис, F. и Subbarao, K., 2009. Backstepping обращаются для управления quadrotor к использованию лагранжевой динамики формы. Журнал Интеллектуальных и Автоматизированных Систем, 56 (1), pp.127-151.