動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告四旋翼仿真-資料下載頁
2025-03-16 19:31本頁面
【導(dǎo)讀】Toolbox建立3D動(dòng)畫場景，能夠模擬飛行器的運(yùn)動(dòng)軌跡。在Matlab下快速建立虛擬可視化環(huán)境的方法。四旋翼飛行器通過四個(gè)螺旋槳產(chǎn)生的升力實(shí)現(xiàn)飛行，原理與直升機(jī)類似。旋翼由電機(jī)控制；整個(gè)飛行器依靠改變每個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)。以平衡旋翼旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的反扭轉(zhuǎn)矩。速，同時(shí)等量地減小同組另一只旋翼的轉(zhuǎn)速，則產(chǎn)生俯仰、橫滾運(yùn)動(dòng)；機(jī)體受到重力沿方向；垂直于葉片的旋翼平面，與旋轉(zhuǎn)矢量相反。，其中是電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力系數(shù)，可取為電機(jī)轉(zhuǎn)速。飛行器受到外界力和力矩的作用，形成線運(yùn)動(dòng)和角運(yùn)動(dòng)。r為飛機(jī)的位置矢量。四旋翼飛行器所受力矩來源于兩個(gè)方面：1）旋。Yaw輸入至VR中的模擬飛行器中，觀察飛行器的運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，器最終位置達(dá)到了期望給定的位置，三個(gè)方向的響應(yīng)曲線最終平穩(wěn)，對應(yīng)飛行器懸停在期望位置，達(dá)到了控制要求。另外通過實(shí)驗(yàn)，對四旋翼飛行器的受力。分析、模型建立、控制回路設(shè)計(jì)等有了較為細(xì)致的了解。
【正文】 用默認(rèn)數(shù)據(jù)，此時(shí) xdes=3， ydes=4， zdes=5，開始仿真，可以得到運(yùn)動(dòng)軌跡 x、 y、 z 的響應(yīng)函數(shù)，同時(shí)可以得到在 xyz 坐標(biāo)中的空間運(yùn)動(dòng)軌跡。然后點(diǎn)擊 GUI 中的 VR 按鈕使 simulink 的工作空間中載入系統(tǒng)仿真所需的參數(shù)，把 x、 y、 z 的運(yùn)動(dòng)軌跡和 Roll， Pitch，Yaw輸入至 VR中的模擬飛行器中，觀察飛行器的運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，然后再使用一組新的參數(shù) xdes=8， ydes=3， zdes=6 進(jìn)行四旋翼飛行器運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真模擬，可以看出仿真結(jié)果和動(dòng)畫場景相吻合。 6 實(shí)驗(yàn)總結(jié)與心得 此次 MATLAB 實(shí)驗(yàn)綜合了 SIMULINK、 GUI 和 VR 場景等多個(gè)部分，對四旋翼飛行器運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了仿真模擬。由仿真結(jié)果可以看出，四旋翼飛行器最終位置達(dá)到了期望給定的位置，三個(gè)方向的響應(yīng)曲線最終平穩(wěn)，對應(yīng)飛行器懸停在期望位置，達(dá)到了控制要求。 本次試驗(yàn)收獲很多，學(xué)習(xí)到了很多知識(shí)，首先是熟悉了 SIMULINK 由簡至繁搭建系統(tǒng)的過程，學(xué)習(xí)了利用 VR 建立虛擬模型，并在 SIMULINK中連接。其次是熟悉了 MATLAB GUI 界面的編寫和搭建過程。 Matlab 提供了強(qiáng)大的用戶圖形界面，以幫助用戶不必編寫底層程序而直接在軟 件包基礎(chǔ)上進(jìn)行自行開發(fā)，這點(diǎn)在諸多軟件中都有所體現(xiàn)。另外通過實(shí)驗(yàn)，對四旋翼飛行器的受力分析、模型建立、控制回路設(shè)計(jì)等有了較為細(xì)致的了解。
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