動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模四旋翼飛行器仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告(編輯修改稿)
2025-04-21 19:31 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 入為期望轉(zhuǎn)速，輸出為力和力矩。 Rigid Body Dynamics 是被控對(duì)象，模擬四旋翼飛行器的運(yùn)動(dòng)特性。如圖 13 圖 13 包含內(nèi)外兩個(gè)控制回路的控制結(jié)構(gòu) （ 1） 內(nèi)回路：姿態(tài)控制回路 對(duì)四旋翼飛行器，我們唯一可用的控制手段就是四個(gè)旋翼的轉(zhuǎn)速。因此，這里首先對(duì)轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的作用進(jìn)行分析。假設(shè)我們希望旋翼 1 的轉(zhuǎn)速達(dá)到，那么它的效果可分解成以下幾個(gè)分量： ：使飛行器保持懸停的轉(zhuǎn)速分量； ：除懸停所需之外，產(chǎn)生沿 ZB 軸的凈力； ：使飛行器負(fù)向偏轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速分量； ：使飛行器正向偏航的轉(zhuǎn)速分量； 因此，可以將期望轉(zhuǎn)速寫(xiě)成幾個(gè)分量的線性組合： （ ） 其它幾個(gè)旋翼也可進(jìn)行類(lèi)似分析，最終得到： （ ） 在懸浮狀態(tài)下，四個(gè)旋翼共同的升力應(yīng)抵消重力，因此： （ ） 此時(shí)，可以把旋翼角速度分成幾個(gè)部分分別控制，通過(guò)“比例 微分”控制律建立如下公式： （ ） 綜合式（ ）、（ ）、（ ）可得到期望姿態(tài)角 期望轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，即內(nèi)回路。 （ 2）外回路：位置控制回路 外回路采用以下控制方式： 216。 通過(guò)位置偏差計(jì)算控制信號(hào)（加速度）； 216。 建立控制信號(hào)與姿態(tài)角之間的幾何關(guān)系； 216。 得到期望姿態(tài)角，作為內(nèi)回路的輸入。 期望位置記為?？赏ㄟ^(guò) PID 控制器計(jì)算控制信號(hào)： （ ） 是目標(biāo)懸停位置是我們的目標(biāo)懸停位置 (i=1,2,3)，是期望加速度，即控制信號(hào)。注意 ：懸停狀態(tài)下線速度和加速度均為 0，即。 通過(guò)俯仰角和滾轉(zhuǎn)角控制飛行器在 XW 和 YW 平面上的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)控制偏航角，通過(guò)控制飛行器在 ZB 軸上的運(yùn)動(dòng)。對(duì)（ ）進(jìn)行展開(kāi)，可得到： （ ） 根據(jù)上式可按照以下原則進(jìn)行線性化： （ 1）將俯仰角、滾轉(zhuǎn)角的變化作
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