四旋翼飛行器(QuadCopter--Parrot mini drone)—— 基於模型設計(Model Based Design)

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       最近一段時間,朋友圈被MATLAB禁止哈工大、哈工程等科研院校使用刷屏了,頓時各種聲音都有,有的網友說可以轉去使用Python等別的開源的編程語言,但是就目前而言,真的能媲美MATHWORKS公司的MATLAB/Simulink的基本沒有,很多隻是可以頂替MATLAB,但是根本沒有simulink的對手,這就讓我國的科研人員有些瑟瑟發抖。。。。。。當然,特朗普這波操作雖然很騷,不得不說,只有這樣的操作,我們國人才會在科研的基礎領域發力,未來也許才能產生可以和MATLAB/Simulink分庭抗禮的的軟件,無需求人。

1.軟件介紹與使用

       好了,閒話不多說,今天給大家介紹一下MATLAB/Simulink新版本中自帶的航空子模塊包,以及已經針對Parrot的四旋翼迷你無人機開發好的基於模型設計的仿真環境,從下圖中可以看到,我採用的是R2017b(每年MATLAB都會出兩個版本,分爲a和b,很多人都認爲b的版本比較穩定)。

       在你安裝好MATLAB 2017b以及之後的新版本之後,進入MATLAB主界面,在命令行輸入asbQuadcopterStart,回車,便可以得到如下圖所示的所有,這是MATLAB自帶的集成在安裝包內的,我們只需要調用出來就可以。

      接着你會看到,打開了simulink,並且展示在你面前的是如下這個圖,左邊的框圖就是所謂基於parrot迷你四旋翼無人機模型設計的整個飛行控制仿真模型,包含了Command(飛行命令模塊)、FCS(飛行控制系統模塊)、Environment(靜態環境模塊)、Airframe( 非線性的parrot迷你四旋翼無人機的機身框架模塊)、Sensors(機載各種傳感器模塊)、Visualization(可視化模塊)以及右方的可視化界面。

       接下來,可以手動運行該模型仿真,即點右方可視化界面的上方欄目中有個運行按鈕,之後便可以看到simulink開始進行初始化以及代碼編譯,最後在可視化界面看到parrot無人機做了個起飛並且保持一定高度懸停的動作。

2.如何自用

        很多玩四旋翼無人機的朋友基本都是科研院所在讀或畢業從事相關無人機開發工作的,必定知道自己一行一行地手寫C/C++ 代碼,然後編譯改錯,燒寫固件.......是一件多麼浪費時間的事情,接下來,隨着MBD(基於模型設計)的推廣普及,我等人們再也不用去做普通程序員需要做的工作了,我們只需要在MATLAB/simulink裏面搭建模型、調試、軟件在環仿真、硬件在環仿真、實際飛行測試,節省了很多不必要的時間的浪費。

        而且,對於從事導航、制導、控制、視覺等相關算法崗位的朋友來說,也是極其便利的,只需要進入對應的模塊進行理論研究、方法實現以及模塊替換,然後就可以很快看到自己替換的算法是否OK,效果是否更優等等,何樂而不爲呢?

        當然,上述的MATLAB提供的parrot這個模型工具包在很多領域都是個雛形,比如FCS中的控制算法採用的就是最原始的PID。那我們可以替換成ADRC等新興的控制算法,通過軟件在環仿真,可視化仿真,硬件在環仿真來進行PK。頓時覺着自己變得更優秀了,有沒有?

3.一些推薦

       想要真正使用MATLAB自帶的這套工具的話,從頭到尾瞭解清楚的話,還是要自己購買一套parrot套裝,然後根據MATLAB提供的視頻講解,自己試着去編譯代碼,燒錄固件,實際飛行等,這裏給出個有翻譯的視頻鏈接:https://www.bilibili.com/video/BV1R4411V7F3?p=7,根據這個視頻,大家可以很快上手,大家如果在科研院校的話,就鼓動自己的導師動用下經費幫你搞一套設備回來吧,價錢我也不知道,但是看起來應該不是很貴,但是學生黨可能還是微微有點喫力的。

 

       如果大家真的上手了,後續可以通過自己修改算法等模塊,調試完美后,也可以去參加下MATLAB官方組織的parrot mini drone競速之類的比賽。。。。。。

       

 

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