多旋翼无人机远程控制实践 课件 ch07

路径跟随控制器设计实验多旋翼无人机远程控制实践第7章01实验原理基本介绍多旋翼的路径规划是指，在满足多旋翼机动性能及飞行环境的约束下，寻找从起始点到目标点的最优飞行轨迹。它是多旋翼任务规划系统的关键技术，也是多旋翼实现自主飞行的技术保障。其主要功能包括:在飞行前，帮助任务规划人员为即将执行任务的多旋翼选择一条最优的路径;在飞行过程中，能够在一定程度上根据现场情况进行在线路径重规划。规划出来的路径作为多旋翼飞行的参考路径，引导多旋翼在控制律的作用下完成飞行任务。飞向航行点并沿航线飞行原理在多旋翼执行喷洒药物或者电线巡线任务时，会要求多旋翼能够严格压着航线进行飞行，如图7.1所示。02基础实验实验步骤实验模型介绍(1)整体模型。打开Simulink文件“e4\e4.1\sim1.0\e41TF_TrajectoryPlanningSegment.slx”，得到整体模型，如图7.2所示。实验步骤实验模型介绍(2)控制输入模块。打开控制输入模块，其内部结构如图7.3所示。实验步骤仿真1.01)步骤一:参数初始化。运行文件”，并打开相应的模型，按照实验目标要求设定初始坐标与终点坐标进行参数初始化。2)步骤二:实验数据及分析。打开Simulink文件，其中的文件与“e4\e4.1sim1.0”基本相同，区别在于这里替换多旋翼模型为非线性模型。采用与仿真1.0完全相同的实验步骤，将两种模型的关键结果进行对比。从对比结果可以看出，我们采用系统辨识获得的传递函数模型进行路径跟踪控制器设计，可以产生与基于非线性模型设计非常接近的效果。同时，也可以在FlightGear中查看仿真飞行效果。仿真2.0实验步骤03分析实验实验步骤步骤一：参数初始化步骤二：参数修改仿真1.0实验步骤仿真1.0实验步骤实验步骤实验步骤仿真2.004设计实验实验设计实验原理实验设计1、整体模块打开Simulink文件“e4)e4.3sim1.0e43TFTrajectoryPlanningCercleslx”，如图7.19所示。实验原理实验设计2、控制输入模块高度通道和偏航通道模块与基础实验一致。对于水平方向的两个通道，单击图7.19中的“Controller”模块查看完整代码，其中的关键代码如表7.2所示。实验原理实验步骤步骤一:参数初始化运行“e4)e4.3\sim1.0StartSimulationm”和“e44.3sim1.0)e43TFTrajectoryPlanningcodem”，并初始化参数，路径跟随控制器运行的必要参数如表73所示。然后只需打开模型文件“e4e4.3)sim1.0e43TFTrajectoryPlanning_Cercleslx”，按照实验目标的要求设定好需要跟随轨迹的原点坐标、半径以及路径跟随控制器中相应的参数值即可。最后运行模型文件。仿真1.0实验步骤步骤二:参数修改选取参数进行实验，获得不同的结果，分别进行保存。水平前向通道以及水平侧向通道的路径跟随控制器输出时间曲线的对比图7.21至图7.22所示。从图中可以看出，无论参数如何修改，两个通道的期望输出曲线均明显存在大约为半个周期的相位差，达到了实验目标的要求。仿真1.0实验步骤实验步骤打开“e4e4.3sim2.0”Simulink文件，其中的闭环系统结构与“e4)e4.3\sim1.0”中的相同，而区别在于其中的模型为非线性模型。采用与传递函数模型实验中完全相同的实验步骤，将两种模型的关键结果进行对比,从对比结果可以看出，我们采用系统辨识获得的模型进行路径跟随控制器设计，可以产生与基于非线性模型设计非常接近的效果。仿真2.0实验步骤首先准备好自驾仪，打开RflySim，同时打开MATLAB，运行“StartSimulation始化文件。运行后，再打开并运行Simulink模型文件“e43Model_TrajectoryPlanningHTIL20176”，便可以在RflSim3D软件中看到硬件在环仿真的效果。硬件在环仿真05实飞实验实验步骤步骤一:整体模块介绍在MATLAB中单击运行“starttellom”文件进行初始化以及启动相应的Simulink程序“e44trajectory_planningslx”文件。步骤二:系统启动流程(1)启动OptiTrack(2)启动tellodriver