基于VxWorks的四旋翼飛行器實時仿真.pdf

1、四旋翼飛行器因其體積小、可懸停、機動靈活、易操作的特點，成為國內(nèi)外研究的熱點。四旋翼飛行器是一個非線性、強耦合的欠驅(qū)動系統(tǒng)，對它的穩(wěn)定精確控制是一個研究難點。飛行控制系統(tǒng)作為四旋翼的核心組成部分，對飛行品質(zhì)具有決定性的影響。目前對飛控系統(tǒng)的驗證多采用在 MATLAB/Simulink下進行數(shù)值仿真，缺少硬件環(huán)境模擬，與實際飛行差別大。而四旋翼開發(fā)過程中，現(xiàn)場調(diào)試易受到氣象、環(huán)境的限制，不易快速更改控制算法和參數(shù)，風(fēng)險大，效率低。本文針對

2、上述問題設(shè)計并實現(xiàn)了一個四旋翼飛行器半實物仿真平臺，該平臺基于嵌入式實時操作系統(tǒng) VxWorks，設(shè)計了上位機和仿真計算機、四旋翼飛行控制器，將飛行控制器作為實物加入仿真回路，提高仿真的置信度。
　　首先，為實現(xiàn)半實物仿真的被控對象，本文深入研究了四旋翼的運動控制方式，從平移運動和旋轉(zhuǎn)運動6個自由度建立四旋翼無人機非線性模型。針對非線性模型中的參數(shù)問題，設(shè)計了一系列實驗進行參數(shù)辨識。利用圖形建模工具Simulink，完成了四旋翼飛

3、行器模型在MATLAB中的搭建，為半實物仿真提供理論基礎(chǔ)。
　　其次，本文分析了軟硬件平臺，設(shè)計了四旋翼飛行器半實物仿真平臺總體結(jié)構(gòu)，上位機用于仿真流程控制和結(jié)果顯示，四旋翼飛行控制器作為實物接入仿真回路，仿真計算機采用 VxWorks操作系統(tǒng)提高對象模型解算的實時性。對四旋翼對象模型進行線性化處理并設(shè)計了串級PID控制器。
　　再者，針對硬件平臺進行 VxWorks操作系統(tǒng)移植和驅(qū)動開發(fā)，采用模塊化設(shè)計實現(xiàn)了仿真應(yīng)用程序，