多领域技术在无人直升机与多能源互联中的应用研究
1 无人直升机系统的 LabVIEW 与 MATLAB 混合编程应用
1.1 背景与问题提出
无人直升机在救援、检查、监视和探测等领域应用广泛。传统的无人直升机设计验证通常通过构建物理环境进行测试,但这种方式开发周期长、成本高且设计难度大。相比之下,半物理仿真平台更具成本效益,能模拟物理环境,克服全数字仿真理想化结果的缺陷。
然而,无人直升机在运行过程中不可避免地受到环境因素干扰,自身传感器也存在不可忽视的固有噪声。同时,LabVIEW 软件在数学运算和算法设计方面存在不足。为解决这些问题,提出了 LabVIEW 和 MATLAB 混合编程的控制方法。
1.2 无人直升机模型
无人直升机系统通过左右双电机驱动螺旋桨产生的升力与自身重力在俯仰轴上的合力驱动俯仰轴的俯仰运动。当左右电机电压产生电压差时,会围绕俯仰轴电机产生扭矩,触发偏航运动。
根据运动模型,可建立以下运动方程:
- 俯仰轴运动方程:
- (J_p \ddot{\theta}(t) + D_p \dot{\theta}(t) + K_{sp}\theta(t) = K_{pp}V_p)
- (\theta = \sin^{-1}(A_x / \sqrt{A_x^2 + A_y^2 + A_z^2}))
- 偏航轴运动方程:
- (J_y \ddot{\phi}(t) + D_y \dot{\phi}(t) = -K_{yp}V_p - K_{yp}V_y)
其中,(J_p) 和 (J_y) 分别是俯仰轴和偏航轴的总转动惯量;(D_p)
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