微型四旋翼因其原理易懂、操作简单、成本低廉、飞行安全等特点成为多旋翼无人机入门机,通过了解其结构原理、系统建模、姿态解算和控制方法,掌握在线调试和系统仿真工具,可为学习者学习和掌握大型多旋翼无人机提供经验和帮助。
市场上,微型四旋翼成品虽然造价低、上手快,但开源性差,因此一般适合简单操作,不适合深入学习使用;一些高校和教学设备生产厂家开发的四旋翼教学平台[1-3]鲜有将四旋翼的姿态监测、建模仿真和在线调试集成,形成一个综合实验系统。笔者在设计开发的微型多旋翼半物理虚拟仿真实验平台[4]基础上,硬件部分改善微型四旋翼的安装和调试方式,使调试操作更加灵活方便;软件部分改善姿态监测功能的软件布局和功能,完善基于MDK的在线调试和控制功能,增加系统建模和仿真功能,形成的实验系统更具交互性、开源性和综合性。
1 微型四旋翼位姿监测与控制实验系统总体设计
2 微型四旋翼位姿监测与控制实验系统硬件平台设计与搭建
3 微型四旋翼位姿监测与控制实验系统软件平台的设计与实现
4 系统实验项目设置
5 结语
本文针对微型四旋翼实践教学要求,基于C#,MatLab和MDK开发软件设计开发了微型四旋翼位姿监测和控制实验系统。实际操作表明系统界面合理、功能完善、人机交互良好,硬件安装操作简便,可以作为高校自动化、机器人及相关专业的本科生进行微型四旋翼原理、算法、建模、仿真和在线调试学习的综合实验系统推广使用。系统可以进一步完善的是:与前期的虚拟组装和模拟训练系统相结合,形成一套集原理学习、硬件组装、建模仿真、在线控制和模拟训练为一体的综合实践系统。
参考文献
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[6] 孟佳东,赵志刚.小型四旋翼无人机建模与控制仿真[J].兰州交通大学学报,2013,32(1):63-67.
马忠丽 吴丽丽 尹馨仪 李嘉迪 曾钥涵 成都信息工程大学控制工程学院 |