# quadsim
北京航空航天大学《四旋翼飞行器建模仿真综合实验》,提供了MATLAB APP运行与脚本运行两种方式,实现四旋翼控制仿真。仿真功能:定点悬停、航路跟踪、编队飞行。
三机“一”字编队航路跟踪:
![exp3](https://raw.githubusercontent.com/Amos-Chen98/Image_bed/main/2022/20220425165553.gif)
三机圆形编队兴趣点环绕:
![exp4](https://raw.githubusercontent.com/Amos-Chen98/Image_bed/main/2022/20220425165640.gif)
## 实验内容
1. 四旋翼飞行器建模:在Simulink中建立四旋翼飞行模型,能正确对飞行器在力和力矩作用下的线运动、角运动进行 6DOF仿真;
2. 定点悬停控制实验:基于四旋翼飞行器模型,实现对指定3D空间点的悬停控制;建立GUI界面,能为四旋翼飞行器输入参数并观察仿真飞行轨迹;分析控制误差;在可能的情况下改进控制算法,提高控制精度;
3. 航路跟踪控制实验:基于四旋翼飞行器模型,实现对指定任意指定的 3D空间航路进行跟踪;实现GUI界面,能交互式输入一组航路点,并绘制 3D的飞行轨迹分析控制误差;在可能的情况下改进控制算法,提高控制精度
4. 编队跟踪控制实验:基于四旋翼飞行器模型,建立三机线性与圆形编队,沿指定路径编队飞行;要求实现GUI界面,绘制编队飞行轨迹,分析控制误差;在可能的情况下改进控制算法,提高控制精度。
## 如何运行
有两种运行仿真的方式:
1. APP运行模式:运行QuadSim.mlapp可打开GUI界面,随后可以在GUI界面中输入仿真参数并获得输出。GUI界面比较精美,但受限于界面画幅,输出的信息有限。
2. 脚本运行模式:有四个平行的.m脚本文件,分别对应四个实验,功能是将参数加载进工作空间,运行Simulink仿真,并输出详尽的仿真结果。
![image-20220425170230834](https://raw.githubusercontent.com/Amos-Chen98/Image_bed/main/2022/20220425170230.png)
3Dplot_fcns文件夹中是绘制3D动画(如下)的函数,在APP运行时(在实验一与实验二中)被调用。由于该函数运行缓慢,因此实验三与实验四的动态效果图由本人编写的动态绘图代码实现。
![image-20220424233237792](https://raw.githubusercontent.com/Amos-Chen98/Image_bed/main/2022/20220424233237.png)
由于控制器参数数目较多,在实验报告中不列写全部参数,所有参数的具体取值可在脚本文件中查看。若无特殊说明,所有位置坐标均在北-东-地坐标系下。
## 原理与建模过程
请见实验报告。
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北京航空航天大学《四旋翼飞行器建模仿真综合实验》.zip
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仿真是一种利用计算机模型复现实际系统并对其进行实验研究的技术手段。通过建立数学或物理模型来模拟真实世界的系统,并通过实验对它们进行分析和优化。仿真技术在多个领域发挥着重要作用,包括航空航天、军事、工业、经济等。 仿真技术的发展始于20世纪初,最初应用于水利模型研究和实验室工作。随着计算机技术的进步,仿真技术得到了快速发展。尤其是在50年代至60年代,仿真技术广泛应用于航空、航天和原子能等领域,大大推动了其技术进步。 仿真技术主要依赖于计算机硬件和软件。用于仿真的计算机类型包括模拟计算机、数字计算机和混合计算机。仿真软件则涵盖了仿真程序、程序包、语言以及数据库管理系统,如SimuWorks平台,它提供了从建模、实时运行到结果分析的全过程支持。 仿真方法可以分为两大类:连续系统的仿真方法和离散事件系统的仿真方法。连续系统仿真通常涉及常微分方程或偏微分方程,而离散事件系统仿真则关注随机时间点的状态变化,主要用于统计特性分析。 总的来说,仿真技术通过模拟现实世界的各种系统,帮助人们更好地理解、预测和优化这些系统的性能。未来,随着技术的不断进步,仿真将在更多领域发挥更大的作用,为科学研究和技术发展提供强有力的支持。
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simulation
run_exp2.m 2KB
.gitattributes 66B
exp3_1_formation_linear.slx 103KB
LICENSE 1KB
QuadSim.mlapp 432KB
run_exp1.m 1KB
exp1_hover.slx 44KB
实验报告.pdf 5.34MB
exp3_2_formation_circle.slx 85KB
run_exp3_1.m 3KB
exp2_tracking.slx 59KB
run_exp3_2.m 3KB
3Dplot_fcns
stateToQd.m 397B
plot_state.m 1KB
draw_quad_traj_by_app.m 8KB
QuatToRot.m 315B
RotToRPY_ZXY.m 913B
quad_pos.m 728B
init_state.m 550B
RPYtoRot_ZXY.m 786B
RotToQuat.m 1KB
QuadPlot.m 6KB
qdToState.m 427B
README.md 3KB
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