四轴无人机建模

自 R2023b 起

此示例使用:

打开实时脚本

此示例展示了如何对沿包裹派送路径导航的四轴飞行器进行建模。您可以在 MATLAB® 中下载此模型，或从 MATLAB Central File Exchange 和 GitHub® 访问此模型。

示例概览

在本示例中，您将学习如何：

  • 估计电流消耗和无人机航程。

  • 使用底盘和螺旋桨的 CAD 文件对机械系统进行建模。

  • 使用级联比例-积分-导数 (PID) 控制器调整电机转速，从而控制高度和姿态。

  • 使用路径跟随和转速控制器下达高级命令。

  • 使用 Python® 查询气象数据库，获取特定于位置的风况。

  • 使用阵风曲线测试无人机控制器的稳定性。

  • 使用 MATLAB 的盈利能力分析，探索技术与商业之间的权衡。

如果您有 Parallel Computing Toolbox™，则还可以使用参数扫描完成以下操作：

  • 改变包裹的质量，观察其对四轴飞行器轨迹的影响。

  • 改变四轴飞行器的目标速度，观察它是否能沿目标路径飞行。

您可以使用 CAD 设计四轴飞行器的机身，并将模型导入 Simscape™ Multibody™。为了实现快速仿真，电机以抽象方式捕获功率转换的动态特性。当到达最终路点且符合一系列投放条件时，四轴飞行器会投放包裹。有关此示例的详细信息，请按照以下步骤操作，对 Web 浏览器中打开的概览内容做进一步的探索，或参阅 Quadcopter Drone Model in Simscape (MATLAB Central File Exchange)。

Quadcopter-Drone-Model-Simscape-Animation.gif

下载文件

使用 gitclone 函数在当前文件夹中克隆最新的存储库。 

gitclone("https://github.com/mathworks/Quadcopter-Drone-Model-Simscape");

或者，选择以下任一方式进行下载。您可以使用以下任一方式下载与早期 MATLAB 版本兼容的最新工程文件和版本。

打开工程

使用 gitclone 函数后，MATLAB 会在当前文件夹中创建一个新文件夹。此示例使用工程来管理支持文件。打开 Quadcopter_Drone 工程文件。如果有任何已打开的工程，MATLAB 会先将其关闭，然后再加载此工程。配置工程环境需要几分钟时间，因为该模型有数百个支持文件。点击顶层模型画布上的 Learn More 超链接可以在 Web 浏览器中打开概览，帮助您探索该模型的子系统和构造。该概览还会展示主要仿真结果。

openProject("Quadcopter-Drone-Model-Simscape");

探索工程

四轴飞行器和控制系统

顶层模型展示了四轴飞行器和控制系统。点击画布上的超链接可绘制底盘的位置和速度，并在三维空间中绘制轨迹。您还可以绘制通过电池的电流和电池荷电状态 (SOC)。

四轴飞行器机械和电气系统

在 Quadcopter 子系统的封装下查找。该子系统对机身、螺旋桨以及作用在四轴飞行器上的力进行建模。

四轴飞行器电机和电池

在 Quadcopter 子系统内部，查看 Electrical 子系统封装下的内容。该子系统对电机和电池进行建模。

要查找 MathWorks Simscape Team 提供的最新示例，请访问 MATLAB Central 上的 MathWorks Simscape Team。

另请参阅

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