指导模型gydF4y2Ba
无人机降阶模型gydF4y2Ba
- 库:gydF4y2Ba
无人机工具箱/算法gydF4y2Ba
描述gydF4y2Ba
的gydF4y2Ba指导模型gydF4y2Bablock表示一种基于控制和环境输入估计无人机状态的小型无人机(UAV)制导模型。该模型近似于由自动驾驶仪控制器和固定翼或多旋翼三维运动模型组成的闭环系统的行为。使用这个块作为一个降阶制导模型来模拟你的固定翼或多旋翼无人机。指定gydF4y2BaModelTypegydF4y2Ba选择你的无人机类型。使用gydF4y2Ba初始状态gydF4y2Ba选项卡,根据模型类型指定无人机的初始状态。的gydF4y2Ba配置gydF4y2Ba标签定义了无人机的控制参数和物理参数。gydF4y2Ba
港口gydF4y2Ba
输入gydF4y2Ba
控制gydF4y2Ba
—控制命令gydF4y2Ba
公共汽车gydF4y2Ba
发送到无人机模型的控制命令,指定为总线。中指定了输入总线的名称gydF4y2Ba输入/输出总线名称gydF4y2Ba.gydF4y2Ba
对于多旋翼无人机,模型近似为每个指令单独的PD控制器。总线的元素是控制命令:gydF4y2Ba
卷gydF4y2Ba
-以弧度为单位的滚动角度。gydF4y2Ba球场gydF4y2Ba
-俯仰角,以弧度为单位。gydF4y2BaYawRategydF4y2Ba
-偏航率,以弧度/秒为单位。(d = 0。仅P控制器)gydF4y2Ba推力gydF4y2Ba
-垂直推力的无人机牛顿。(d = 0。仅P控制器)gydF4y2Ba
对于固定翼无人机,该模型假设无人机在协调转弯条件下飞行。制导模型方程假设侧滑为零。总线的元素有:gydF4y2Ba
高度gydF4y2Ba
-离地面高度,单位为米。gydF4y2Ba空速gydF4y2Ba
-无人机速度相对于风米每秒。gydF4y2BaRollAnglegydF4y2Ba
-滚动角度沿身体前轴弧度。由于协调转弯条件,航向角速率基于滚转角。gydF4y2Ba
环境gydF4y2Ba
-环境投入gydF4y2Ba
公共汽车gydF4y2Ba
环境输入,指定为总线。在尝试实现命令控制时,模型会对这些环境输入进行补偿。gydF4y2Ba
对于固定翼无人机,总线的元素是gydF4y2BaWindNorthgydF4y2Ba
,gydF4y2BaWindEastgydF4y2Ba
,gydF4y2BaWindDowngydF4y2Ba
,gydF4y2Ba重力gydF4y2Ba
.风速的单位是米每秒,负风速指向相反的方向。gydF4y2Ba重力gydF4y2Ba
单位是米每秒的平方。gydF4y2Ba
对于多旋翼无人机,总线的唯一元素是gydF4y2Ba重力gydF4y2Ba
单位是米每秒的平方。gydF4y2Ba
数据类型:gydF4y2Ba公共汽车gydF4y2Ba
输出gydF4y2Ba
状态gydF4y2Ba
-模拟无人机状态gydF4y2Ba
公共汽车gydF4y2Ba
模拟无人机状态,作为总线返回。该块使用gydF4y2Ba控制gydF4y2Ba
而且gydF4y2Ba环境gydF4y2Ba
输入制导模型方程来模拟无人机状态。gydF4y2Ba
对于多旋翼无人机,状态为五元总线:gydF4y2Ba
WorldPositiongydF4y2Ba-gydF4y2Ba
[x y z]gydF4y2Ba
在米。gydF4y2BaWorldVelocitygydF4y2Ba-gydF4y2Ba
[vx vy vz]gydF4y2Ba
单位是米每秒。gydF4y2BaEulerZYXgydF4y2Ba-gydF4y2Ba
[psi theta]gydF4y2Ba
以弧度为单位的欧拉角。gydF4y2BaBodyAngularRateRPYgydF4y2Ba-gydF4y2Ba
[r p q]gydF4y2Ba
弧度/秒gydF4y2BaxyzgydF4y2Ba
- UAV的轴。gydF4y2Ba推力gydF4y2Ba-gydF4y2Ba
FgydF4y2Ba
在牛顿。gydF4y2Ba
对于固定翼无人机,状态为八元总线:gydF4y2Ba
北gydF4y2Ba-北方向位置,单位为米。gydF4y2Ba
东gydF4y2Ba-位置在东方方向,单位为米。gydF4y2Ba
高度gydF4y2Ba-离地高度,单位:米。gydF4y2Ba
空速gydF4y2Ba-相对于风的速度,单位为米/秒。gydF4y2Ba
HeadingAnglegydF4y2Ba-地面速度与北方方向之间的夹角,以弧度为单位。gydF4y2Ba
FlightPathAnglegydF4y2Ba-地面速度与东北平面之间的夹角(以弧度为单位)。gydF4y2Ba
RollAnglegydF4y2Ba-沿身体旋转的角度gydF4y2BaxgydF4y2Ba-轴,单位为弧度/秒。gydF4y2Ba
RollAngleRategydF4y2Ba-沿物体旋转的角速度gydF4y2BaxgydF4y2Ba-轴,单位为弧度/秒。gydF4y2Ba
数据类型:gydF4y2Ba公共汽车gydF4y2Ba
参数gydF4y2Ba
ModelTypegydF4y2Ba
-无人机制导模型类型gydF4y2Ba
MultirotorGuidancegydF4y2Ba
(默认)|gydF4y2BaFixedWingGuidancegydF4y2Ba
无人机制导模型类型,指定为gydF4y2BaMultirotorGuidancegydF4y2Ba
或gydF4y2BaFixedWingGuidancegydF4y2Ba
.模型类型决定了无人机的组成要素gydF4y2Ba状态gydF4y2Ba
这是必需的gydF4y2Ba控制gydF4y2Ba
而且gydF4y2Ba环境gydF4y2Ba
输入。gydF4y2Ba
可调:gydF4y2Ba没有gydF4y2Ba
数据类型gydF4y2Ba
—输入和输出数值型数据类型gydF4y2Ba
双gydF4y2Ba
(默认)|gydF4y2Ba单gydF4y2Ba
输入和输出数值数据类型,指定为任意一种gydF4y2Ba双gydF4y2Ba
或gydF4y2Ba单gydF4y2Ba
.根据可能的软件或硬件限制选择数据类型。gydF4y2Ba
可调:gydF4y2Ba没有gydF4y2Ba
模拟使用gydF4y2Ba
-要运行的模拟类型gydF4y2Ba
解释执行gydF4y2Ba
(默认)|gydF4y2Ba代码生成gydF4y2Ba
代码生成gydF4y2Ba
-使用生成的C代码模拟模型。当你第一次运行Simulink时gydF4y2Ba®gydF4y2Ba生成该块的C代码。只要模型没有改变,C代码将被重用用于后续的模拟。此选项需要额外的启动时间,但后续模拟的速度与gydF4y2Ba解释执行gydF4y2Ba
.gydF4y2Ba解释执行gydF4y2Ba
-用MATLAB仿真模型gydF4y2Ba®gydF4y2Ba翻译。此选项缩短了启动时间,但模拟速度较慢gydF4y2Ba代码生成gydF4y2Ba
.在此模式下,您可以调试块的源代码。gydF4y2Ba
可调:gydF4y2Ba没有gydF4y2Ba
初始状态gydF4y2Ba
-初始无人机状态选项卡gydF4y2Ba
多个表项gydF4y2Ba
初始无人机状态选项卡,指定为多个表项。此选项卡上的所有项都是不可调的。gydF4y2Ba
对于多旋翼无人机,初始状态为:gydF4y2Ba
世界的位置gydF4y2Ba-gydF4y2Ba
[x y z]gydF4y2Ba
在米。gydF4y2Ba世界的速度gydF4y2Ba-gydF4y2Ba
[vx vy vz]gydF4y2Ba
单位是米每秒。gydF4y2Ba欧拉角(ZYX)gydF4y2Ba-gydF4y2Ba
[psi theta]gydF4y2Ba
在弧度。gydF4y2Ba身体角速率gydF4y2Ba-gydF4y2Ba
[p q r]gydF4y2Ba
单位是弧度/秒。gydF4y2Ba推力gydF4y2Ba-gydF4y2Ba
FgydF4y2Ba
在牛顿。gydF4y2Ba
对于固定翼无人机,初始状态为:gydF4y2Ba
北gydF4y2Ba-北方向位置,单位为米。gydF4y2Ba
东gydF4y2Ba-位置在东方方向,单位为米。gydF4y2Ba
高度gydF4y2Ba-离地高度,单位:米。gydF4y2Ba
空气速度gydF4y2Ba-相对于风的速度,单位为米/秒。gydF4y2Ba
航向角gydF4y2Ba-地面速度与北方方向之间的夹角,以弧度为单位。gydF4y2Ba
飞行轨迹角gydF4y2Ba-地面速度与东北平面之间的夹角(以弧度为单位)。gydF4y2Ba
横摇角gydF4y2Ba-沿身体旋转的角度gydF4y2BaxgydF4y2Ba-轴,单位为弧度/秒。gydF4y2Ba
滚转角度gydF4y2Ba-沿物体旋转的角速度gydF4y2BaxgydF4y2Ba-轴,单位为弧度/秒。gydF4y2Ba
可调:gydF4y2Ba没有gydF4y2Ba
配置gydF4y2Ba
—无人机控制器配置页签gydF4y2Ba
多个表项gydF4y2Ba
无人机控制器配置选项卡,指定为多个表项。该选项卡允许您配置无人机内部控制行为的参数。指定动态模型的比例(P)和导数(D)增益和无人机质量(以千克为单位)(用于多旋翼)。gydF4y2Ba
对于多旋翼无人机,参数为:gydF4y2Ba
PD卷gydF4y2Ba
PD球场gydF4y2Ba
P YawRategydF4y2Ba
P推力gydF4y2Ba
质量gydF4y2Ba(公斤)gydF4y2Ba
固定翼无人机参数为:gydF4y2Ba
P高度gydF4y2Ba
P航迹角gydF4y2Ba
PD卷gydF4y2Ba
P空气速度gydF4y2Ba
最小/最大飞行轨迹角gydF4y2Ba(gydF4y2Ba
(最小最大)gydF4y2Ba
角度(以弧度为单位)gydF4y2Ba
可调:gydF4y2Ba没有gydF4y2Ba
输入/输出总线名称gydF4y2Ba
- Simulink总线信号名称选项卡gydF4y2Ba
字符向量的多个条目gydF4y2Ba
Simulink总线信号名称选项卡,指定为字符向量的多个条目。这些总线有一个基于UAV模型和输入类型的默认名称。若要在同一个Simulink模型中使用多个引导模型,请指定不相交的不同总线名称。此选项卡上的所有项都是不可调的。gydF4y2Ba
更多关于gydF4y2Ba
无人机坐标系gydF4y2Ba
UAV工具箱™使用东北向下(NED)坐标系约定,有时也称为局部切平面(LTP)。无人机位置向量由沿北轴、东轴和垂直位置三个数字组成。向下元素符合右手法则,导致高度增益为负值。gydF4y2Ba
根据小型无人机控制的操作区域,假设地平面或地框(NE平面,D = 0)为平坦的惯性平面。地球坐标系坐标为[gydF4y2BaxgydF4y2BaegydF4y2Ba,gydF4y2BaygydF4y2BaegydF4y2Ba,gydF4y2BazgydF4y2BaegydF4y2Ba].无人机的机体框架附着在质心上,坐标为[gydF4y2BaxgydF4y2BabgydF4y2Ba,gydF4y2BaygydF4y2BabgydF4y2Ba,gydF4y2BazgydF4y2BabgydF4y2Ba].gydF4y2BaxgydF4y2BabgydF4y2Ba为无人机的首选前进方向,gydF4y2BazgydF4y2BabgydF4y2Ba垂直于无人机在完美水平飞行时指向下方的平面。gydF4y2Ba
UAV(机身框架)的方向以ZYX欧拉角指定。为了从地球框架转换到身体框架,我们首先旋转gydF4y2BazgydF4y2BaegydF4y2Ba-轴除以偏航角,gydF4y2BaψgydF4y2Ba.然后,围绕中间产物旋转gydF4y2BaygydF4y2Ba-轴乘以俯仰角,gydF4y2BaϕgydF4y2Ba.然后,围绕中间产物旋转gydF4y2BaxgydF4y2Ba-轴随滚转角度变化,gydF4y2BaϴgydF4y2Ba.gydF4y2Ba
无人机角速度用[表示gydF4y2BapgydF4y2Ba,gydF4y2Ba问gydF4y2Ba,gydF4y2BargydF4y2Ba]相对于体轴,[gydF4y2BaxgydF4y2BabgydF4y2Ba,gydF4y2BaygydF4y2BabgydF4y2Ba,gydF4y2BazgydF4y2BabgydF4y2Ba].gydF4y2Ba
无人机固定翼制导模型方程gydF4y2Ba
对于固定翼无人机,用以下公式定义无人机的制导模型。使用gydF4y2Ba导数gydF4y2Ba
函数,利用这些控制方程计算无人机状态的时间导数。属性指定输入gydF4y2Ba状态gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba控制gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba环境gydF4y2Ba
功能。gydF4y2Ba
无人机在土框中的位置为[gydF4y2BaxgydF4y2BaegydF4y2Ba,gydF4y2BaygydF4y2BaegydF4y2Ba,gydF4y2BahgydF4y2Ba],方向为航向角、航迹角、滚转角,[gydF4y2BaχgydF4y2Ba,gydF4y2BaγgydF4y2Ba,gydF4y2BaϕgydF4y2Ba以弧度表示。gydF4y2Ba
该模型假设无人机在协调转弯条件下飞行,侧滑为零。自动驾驶仪控制空速、高度和滚转角度。相应的运动方程为:gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba一个gydF4y2Ba而且gydF4y2BaVgydF4y2BaggydF4y2Ba为无人机空中和地面速度。gydF4y2Ba
风速指定为[gydF4y2BaVgydF4y2BawgydF4y2BangydF4y2Ba,gydF4y2BaVgydF4y2BawgydF4y2BaegydF4y2Ba,gydF4y2BaVgydF4y2BawgydF4y2BadgydF4y2Ba]向北、东、下方向。要为这些输入生成结构,请使用gydF4y2Ba环境gydF4y2Ba
函数。gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba*gydF4y2Ba是控制器增益。要指定这些增益,请使用gydF4y2Ba配置gydF4y2Ba
的属性gydF4y2BafixedwinggydF4y2Ba
对象。gydF4y2Ba
从这些控制方程中,模型给出了以下变量:gydF4y2Ba
类的输出匹配这些变量gydF4y2Ba状态gydF4y2Ba
函数。gydF4y2Ba
无人机多旋翼制导模型方程gydF4y2Ba
对于多旋翼飞行器,用下列方程定义无人机的制导模型。要使用这些控制方程计算无人机状态的时间导数,请使用gydF4y2Ba导数gydF4y2Ba
函数。使用以下命令指定输入gydF4y2Ba状态gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba控制gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba环境gydF4y2Ba
.gydF4y2Ba
无人机在土框中的位置为[gydF4y2BaxgydF4y2BaegydF4y2Ba,gydF4y2BaygydF4y2BaegydF4y2Ba,gydF4y2BazgydF4y2BaegydF4y2Ba],方向为ZYX欧拉角,[gydF4y2BaψgydF4y2Ba,gydF4y2BaϴgydF4y2Ba,gydF4y2BaϕgydF4y2Ba以弧度表示。角速度为[gydF4y2BapgydF4y2Ba,gydF4y2Ba问gydF4y2Ba,gydF4y2BargydF4y2Ba]弧度每秒。gydF4y2Ba
无人机机体框架坐标为[gydF4y2BaxgydF4y2BabgydF4y2Ba,gydF4y2BaygydF4y2BabgydF4y2Ba,gydF4y2BazgydF4y2BabgydF4y2Ba].gydF4y2Ba
将矢量从主体坐标系旋转到世界坐标系的旋转矩阵为:gydF4y2Ba
因为(gydF4y2BaxgydF4y2Ba)和罪(gydF4y2BaxgydF4y2Ba)的缩写为gydF4y2BacgydF4y2BaxgydF4y2Ba而且gydF4y2Ba年代gydF4y2BaxgydF4y2Ba.gydF4y2Ba
无人机质心在地球坐标下的加速度受以下约束:gydF4y2Ba
米gydF4y2Ba为无人机质量,gydF4y2BaggydF4y2Ba是重力,并且gydF4y2BaFgydF4y2Ba推力gydF4y2Ba是总力产生的螺旋桨应用到多旋翼沿-gydF4y2BazgydF4y2BabgydF4y2Ba轴(在水平姿势中指向上方)。gydF4y2Ba
采用两个独立的PD控制器控制两个转角,两个独立的P控制器控制偏航角速度和推力来近似闭环滚仰姿态控制器。角速度、角加速度和推力由以下因素决定:gydF4y2Ba
这个模型假设自动驾驶仪接收了命令滚转,俯仰,偏航率,gydF4y2Ba总推力,gydF4y2BaFgydF4y2BacgydF4y2Ba推力gydF4y2Ba.生成用于指定这些输入的结构gydF4y2Ba控制gydF4y2Ba
.gydF4y2Ba
控制输入的P和D增益被指定为gydF4y2BaKPgydF4y2BaαgydF4y2Ba而且gydF4y2BaKDgydF4y2BaαgydF4y2Ba,在那里gydF4y2BaαgydF4y2Ba不是旋转角度就是推力。这些增益连同无人机质量,gydF4y2Ba米gydF4y2Ba中指定的gydF4y2Ba配置gydF4y2Ba
的属性gydF4y2BamultirotorgydF4y2Ba
对象。gydF4y2Ba
从这些控制方程中,模型给出了以下变量:gydF4y2Ba
类的输出匹配这些变量gydF4y2Ba状态gydF4y2Ba
函数。gydF4y2Ba
参考文献gydF4y2Ba
[1]兰德尔·比尔德和蒂莫西·麦克莱恩。“第九章”。gydF4y2Ba小型无人机理论与实践“,gydF4y2Ba,新泽西州:普林斯顿大学出版社,2012年。gydF4y2Ba
[2]梅林格,丹尼尔和内森·迈克尔。四旋翼飞行器精确攻击性机动的轨迹生成和控制gydF4y2Ba国际机器人研究杂志gydF4y2Ba.2012,第664-74页。gydF4y2Ba
扩展功能gydF4y2Ba
C/ c++代码生成gydF4y2Ba
使用Simulink®Coder™生成C和c++代码。gydF4y2Ba
版本历史gydF4y2Ba
在R2018b中引入gydF4y2Ba
另请参阅gydF4y2Ba
功能gydF4y2Ba
数值gydF4y2Ba
|gydF4y2Ba控制gydF4y2Ba
|gydF4y2Ba导数gydF4y2Ba
|gydF4y2Ba环境gydF4y2Ba
|gydF4y2Ba状态gydF4y2Ba
|gydF4y2BaplotTransformsgydF4y2Ba
对象gydF4y2Ba
fixedwinggydF4y2Ba
|gydF4y2BamultirotorgydF4y2Ba
|gydF4y2BauavWaypointFollowergydF4y2Ba
块gydF4y2Ba
主题gydF4y2Ba
第一MATLABgydF4y2Ba
海脂循环匹配函数对应求解MATLAB:gydF4y2Ba
Esegui il commanmando inserendolo nella finestra di commanmando MATLAB。我的浏览器web不支持和MATLAB。gydF4y2Ba
选择网站gydF4y2Ba
选择一个网站,在可用的地方获得翻译的内容,并查看当地的活动和优惠。根据您所在的位置,我们建议您选择:gydF4y2Ba.gydF4y2Ba
您也可以从以下列表中选择一个网站:gydF4y2Ba
如何获得最佳的网站性能gydF4y2Ba
选择中国站点(中文或英文)以获得最佳站点性能。其他MathWorks国家站点没有针对您所在位置的访问进行优化。gydF4y2Ba
美洲gydF4y2Ba
- 美国拉丁gydF4y2Ba(西班牙语)gydF4y2Ba
- 加拿大gydF4y2Ba(英语)gydF4y2Ba
- 美国gydF4y2Ba(英语)gydF4y2Ba
欧洲gydF4y2Ba
- 比利时gydF4y2Ba(英语)gydF4y2Ba
- 丹麦gydF4y2Ba(英语)gydF4y2Ba
- 德国gydF4y2Ba(德语)gydF4y2Ba
- 西班牙gydF4y2Ba(西班牙语)gydF4y2Ba
- 芬兰gydF4y2Ba(英语)gydF4y2Ba
- 法国gydF4y2Ba(法语)gydF4y2Ba
- 爱尔兰gydF4y2Ba(英语)gydF4y2Ba
- 意大利gydF4y2Ba(意大利语)gydF4y2Ba
- 卢森堡gydF4y2Ba(英语)gydF4y2Ba
- 荷兰gydF4y2Ba(英语)gydF4y2Ba
- 挪威gydF4y2Ba(英语)gydF4y2Ba
- 奥地利gydF4y2Ba(德语)gydF4y2Ba
- 葡萄牙gydF4y2Ba(英语)gydF4y2Ba
- 瑞典gydF4y2Ba(英语)gydF4y2Ba
- 瑞士gydF4y2Ba
- 联合王国gydF4y2Ba(英语)gydF4y2Ba
亚太地区gydF4y2Ba
- 澳大利亚gydF4y2Ba(英语)gydF4y2Ba
- 印度gydF4y2Ba(英语)gydF4y2Ba
- 新西兰gydF4y2Ba(英语)gydF4y2Ba
- 中国gydF4y2Ba
- 日本gydF4y2Ba(日本語)gydF4y2Ba
- 한국gydF4y2Ba(한국어)gydF4y2Ba