多旋翼飞行器设计与控制实践 第04讲_实验流程.pdf
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根据提供的信息,我们可以总结出以下相关的IT知识点: ### 1. 实验流程总体介绍 - **实验流程概览**: - 动力系统设计 - 建模 - 估计 - 控制 - 决策 - **实验层次**: - 每个任务分为三个递进的实验: - **基础实验**:打开例程,阅读并运行程序代码,观察记录结果。 - **分析实验**:在基础实验基础上,修改例程并收集分析数据。 - **设计实验**:针对特定任务,进行独立设计。 - **实验阶段**: - **软件在环仿真**:在MATLAB/Simulink环境中设计控制器,并进行仿真验证。 - **硬件在环仿真**:将控制器算法部署到真实硬件平台上,如Pixhawk飞控系统,进行仿真测试。 - **飞行测试**:在真实环境中对多旋翼飞行器进行测试。 ### 2. 控制LED灯实验操作具体流程 - **实验目的**:学习基本的硬件接口和控制逻辑。 - **实验步骤**: - 连接LED灯到多旋翼飞行器的相应端口。 - 编写控制LED灯的程序代码。 - 测试LED灯的开关功能。 - 分析实验结果,优化控制逻辑。 ### 3. 姿态控制实验操作具体流程 - **实验目的**:实现并优化多旋翼飞行器的姿态控制。 - **实验步骤**: - 设计姿态控制器算法。 - 在Simulink中构建模型,并与控制器连接。 - 进行软件在环仿真,观察并调整控制效果。 - 将控制器算法部署到Pixhawk飞控系统。 - 进行硬件在环仿真,进一步调试和优化控制器性能。 - 室内或室外进行飞行测试,评估姿态控制的实际表现。 ### 4. 实验流程小结 - **实验流程的关键点**: - 从理论学习到实际操作,逐步深入。 - 利用不同的仿真技术,确保控制算法的可靠性和稳定性。 - 通过飞行测试,验证理论成果的实际应用价值。 ### 实验流程详解 #### 软件在环仿真阶段 - **特点**: - 整个过程在MATLAB环境下进行。 - 使用多旋翼仿真模型进行控制算法设计。 - 形成软件在环仿真闭环系统,便于观察和调整控制性能。 - **实施步骤**: - 设计控制器算法,并与多旋翼仿真模型连接。 - 确保输入输出信号与实际多旋翼系统一致。 - 观察控制性能,调整控制器参数直至满足需求。 #### 硬件在环仿真阶段 - **特点**: - 将控制器算法部署到真实硬件平台。 - 使用USB实体信号线连接硬件系统,形成闭环。 - 更接近真实的飞行情况,有利于发现潜在问题。 - **实施步骤**: - 导入多旋翼模型参数到CopterSim。 - 下载Simulink控制器算法代码到Pixhawk自驾仪。 - 使用USB数据线代替虚拟信号线,连接硬件系统。 - 观察和调整控制器性能,直至满足要求。 ### 总结 通过以上介绍可以看出,多旋翼飞行器的设计与控制实践是一个复杂但有序的过程。从理论学习到实际操作,每个阶段都有明确的目标和任务。通过软件在环仿真和硬件在环仿真的结合使用,可以有效提高控制算法的可靠性。通过飞行测试验证了理论成果的实际应用价值,为后续的研究和发展奠定了坚实的基础。
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