基于QRSim的四旋翼飛行器仿真及應(yīng)用設(shè)計.pdf

1、四旋翼飛行器的仿真平臺按照應(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可以驗證動力學(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)用個四旋翼的仿真平臺來實現(xiàn)，并通過多個四旋翼飛行器間的協(xié)同控制來完成這些飛行任務(wù)。本文的重點在于基于QRSim構(gòu)建了多模型多平臺的仿真系統(tǒng)。QRSim是一個在仿真場景下驗證多架四旋翼協(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，使得QRSim成為一款多模型多平臺基于MATLAB開發(fā)的開源仿真工具，不僅可以對多架四旋翼飛行器應(yīng)用仿真，還可以對四旋翼和地面小車進(jìn)行通信協(xié)作的性能驗證，擴(kuò)展了四旋翼飛行器的仿真應(yīng)用領(lǐng)域。
　　首先對四旋翼飛行器進(jìn)行動力學(xué)建模，接著分析了加速度計、陀螺儀、GPS等傳感器模型，在創(chuàng)建的動力學(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)動模型圖。在完成了多架四旋翼平臺通信協(xié)作搜救仿真任務(wù)后，提出不同類型的模型平臺空地一體化通信協(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，并和四旋翼聯(lián)合應(yīng)用到仿真任務(wù)中，通過觀測MATLAB輸出的實時動態(tài)模型運(yùn)動圖，分析多模型平臺的通信協(xié)同控制性能。
　　最后本文開展了硬件平臺的測試工作，針對四旋翼和地面車的多模型平臺的通信協(xié)作的實際應(yīng)用，對空地信息交互系統(tǒng)進(jìn)行了通信性能測試，主要分為兩個方面，一方面在地面端