四旋翼无人机飞行仿真系统的设计与实现 内容摘要 小型四旋翼无人机拥有非常简易的机身结构，优秀的悬停能力和低速的性能，灵活简易的操作方法等优势被越来越多的研究人员和商业机构所重视，关于无人机的研究在最近几年来已经是一股热潮。本文以四旋翼无人机为实验对象，对它的位置坐标和姿态角曲线变化进行仿真这一需求展开研究。以 Simulink 为仿真平台，设计无人机仿真模型实验，观察实验结果，调整参数得出结论。设计仿真模型重点在小型四旋翼无人机的飞行仿真设计，整个飞行仿真设计的难点在于如何在相关物理定律的基础上建立关于小型四旋翼无人机的动力学模型和构建数学方程。实验过程中研究了无人机机体坐标系到地面坐标系的矩阵转换，对无人机进行了受力分析和力矩分析，得出决定无人机姿态和位置的四个力，根据相关物理定律建立了表示无人机受力原理的动力学方程，继而用数学方程式诠释无人机的飞行状态和原理，把复杂的物理模型用数学方程进行简化。并且在 Simulink 实验中进行仿真尝试，在搭建仿真模型的过程中，控制算法我选择了 PID 控制算法来对无人机坐标和姿态进行控制，实验效果较好。最后实验结果表明本文提出的仿真模型和无人机算法对姿态和位置的仿真是有效果的，但结果稍微有偏差，希望能在1以后的学习中加以改善。关键词：四旋翼无人机；Simulink；仿真模型；PID 控制；2AbstractSmall quadcopters have very simple airframe structure, excellent hover capability and low-speed performance, flexible and simple operating methods and other advantages are more and more researchers and business organizations, the study of drones in recent years has been a boom. In this paper, the four-rotor drone is used as an experimental object to study the need to simulate the change of its position coordinates and attitude angle curve. With Simulink as the simulation platform, the UAV simulation model is designed to be used, the results of the experiment situ are observed and the parameters are adjusted to draw conclusions. Design simulation models focus on flight simulation design of small quadcopter drones, The difficulty of the whole flig...
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