基于QRSim的四旋翼飛行器仿真及應(yīng)用設(shè)計(jì).pdf

1、四旋翼飛行器的仿真平臺(tái)按照應(yīng)用分為兩類，一類用于單架四旋翼飛行器姿態(tài)穩(wěn)定性仿真，另一類用來對(duì)多架四旋翼飛行器通信協(xié)同系統(tǒng)仿真。單架四旋翼的仿真平臺(tái)可以驗(yàn)證動(dòng)力學(xué)模型和控制系統(tǒng)穩(wěn)定性，進(jìn)而完善模型和改進(jìn)控制算法。復(fù)雜環(huán)境下的飛行任務(wù)的仿真需要應(yīng)用個(gè)四旋翼的仿真平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)，并通過多個(gè)四旋翼飛行器間的協(xié)同控制來完成這些飛行任務(wù)。本文的重點(diǎn)在于基于QRSim構(gòu)建了多模型多平臺(tái)的仿真系統(tǒng)。QRSim是一個(gè)在仿真場(chǎng)景下驗(yàn)證多架四旋翼協(xié)同控制系統(tǒng)性能

2、的開源開發(fā)包，本文在QRSim架構(gòu)中構(gòu)建了新的地面車模型平臺(tái)，使得QRSim成為一款多模型多平臺(tái)基于MATLAB開發(fā)的開源仿真工具，不僅可以對(duì)多架四旋翼飛行器應(yīng)用仿真，還可以對(duì)四旋翼和地面小車進(jìn)行通信協(xié)作的性能驗(yàn)證，擴(kuò)展了四旋翼飛行器的仿真應(yīng)用領(lǐng)域。
　　首先對(duì)四旋翼飛行器進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模，接著分析了加速度計(jì)、陀螺儀、GPS等傳感器模型，在創(chuàng)建的動(dòng)力學(xué)模型和傳感器模型基礎(chǔ)上搭建QRSim協(xié)同仿真系統(tǒng)，創(chuàng)建出四旋翼在基于MATLAB仿

3、真環(huán)境的運(yùn)動(dòng)模型圖。在完成了多架四旋翼平臺(tái)通信協(xié)作搜救仿真任務(wù)后，提出不同類型的模型平臺(tái)空地一體化通信協(xié)作架構(gòu)。為此，使用QRSim開發(fā)包創(chuàng)建地面小車模型平臺(tái)，并和四旋翼聯(lián)合應(yīng)用到仿真任務(wù)中，通過觀測(cè)MATLAB輸出的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模型運(yùn)動(dòng)圖，分析多模型平臺(tái)的通信協(xié)同控制性能。
　　最后本文開展了硬件平臺(tái)的測(cè)試工作，針對(duì)四旋翼和地面車的多模型平臺(tái)的通信協(xié)作的實(shí)際應(yīng)用，對(duì)空地信息交互系統(tǒng)進(jìn)行了通信性能測(cè)試，主要分為兩個(gè)方面，一方面在地面端