一. 前言 上一篇中详细阐述了MATLAB系统辨识工具箱的使用实例,本篇将以多旋翼飞行器为研究对象,详细阐述其刚体动力学模型、飞行控制刚体模型以及控制效率模型。最后,针对多旋翼飞行器控制系统设计当中的主要系统辨识问题进行解析。 二. 多旋翼飞行器建模结构解析 在进行多旋翼飞行器建模之前,我们需要了解与多旋翼飞行器系统设计息息相关的主要几大模型:
- 动力系统模型
动力系统模型,描述的是为多旋翼飞行器提供拉力与扭矩的驱动系统模型。该模型描述了飞控系统输出的油门与电机转速之间的关系。
- 控制效率模型
控制效率模型,描述的是升力、扭矩与电机转速之间的关系。其关系矩阵称为控制效率矩阵,该矩阵的逆矩阵称为控制分配矩阵。
- 刚体动力学模型
刚体动力学模型,描述的是升力与加速度之间的关系以及扭矩与角加速度之间的关系。
- 刚体运动学模型
刚体运动学模型,描述的是位置与速度、角度与角速度之间的关系。 如图1所示为多旋翼飞行器四大模型之间的关系结构图:
三. 多旋翼飞行器的刚体动力学模型及飞行控制刚体模型 在进行建模前,我们需要作如下假设:
- 多旋翼飞行器是刚体。
- 多旋翼飞行器的质量与转动惯量不变(质量发生变化的案例,后续文章展开详解)。
- 多旋翼飞行器几何中心与重心一致。
1. 多旋翼飞行器刚体运动学模型 令多旋翼飞行器的重心向量为 ,则
- 关键子系统的建模与系统辨识、控制系统设计
- 控制效率模型的解析
- 关键子系统的故障诊断与健康状况评估
作者简介: 一个被Coding耽误的无人机算法工程师,控制、导航略懂一二,热衷技术,喜欢乒乓、音乐、电影,欢迎交流。 知乎:@遥远的乌托邦 GitHub: https://github.com/DistantUtopia 微信公众号:@遥远的乌托邦
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