基于Matlab实现时变风下无人机航迹跟随策略仿真

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⛄ 内容介绍

时变风下无人机航迹跟随策略仿真可以通过以下步骤进行：

1. 定义风场模型：根据实际情况或仿真需求，构建适当的时变风场模型。可以使用气象数据、数值模拟或其他风场生成算法来模拟时变的风速和风向。

2. 确定跟随目标航迹：选择一条预定的目标航迹，该航迹由目标点序列或参数化轨迹表示。考虑任务需求和安全要求，确定无人机需要跟随的目标航迹。

3. 设计航迹跟随控制器：根据跟随策略和控制要求，设计航迹跟随控制器。常见的控制方法包括经典的PID控制器、自适应控制器、模型预测控制等。

4. 仿真环境设置：建立仿真环境，包括无人机动力学模型、风场模型、控制器模型等。可以使用仿真平台（如MATLAB/Simulink、ROS/Gazebo等）进行建模和仿真。

5. 执行仿真：在仿真环境中执行航迹跟随仿真。根据设定的初始条件，让无人机按照预设策略进行航迹跟随，并考。

6. 仿真结果分析：分析仿真结果，评估无人机航迹跟随策略的性能和鲁棒性。可以考虑使用指标如偏差、稳定性、响应时间等来评估无人机的跟随性能。

7. 参数调优和验证：根据仿真结果，在必要时对控制器或算法参数进行调优，并进行验证。通过迭代优化的过程，逐步改进航迹跟随策略的性能和鲁棒性。

需要注意的是，时变风下的无人机航迹跟随问题涉及动力学建模、控制器设计、仿真环境构建等多个方面。具体的方法和步骤可能会因实际需求、平台选择和仿真工具而有所不同。

​⛄ 部分代码

function [ E1,E2,C,gamma_end ] = OrbitCenter( p,R,k1,k2,key)

% find the center and radius of the orbit path from three points on the

% circle

C = zeros(2,1);

x = p(1); y = p(2);

if atan(k1)<0

    ang1 = atan(k1)+pi;

else

    ang1 = atan(k1);

end

if atan(k2)<0

    ang2 = atan(k2)+pi;

else

    ang2 = atan(k2);

end

if abs(ang1-ang2)>pi/2

    alpha = (pi-abs(ang1-ang2))/2;

else

    alpha = abs((ang1-ang2)/2);

end

dx = R*cos(alpha);

dy = R*sin(alpha);

switch key

    case 1,

        E1(1) = x-2*dx;

        E1(2) = 300;

        E2(1) = x-2*dx*cos(alpha*2);

        E2(2) = y-2*dx*sin(alpha*2);

        gamma_end = pi-(pi/2-2*alpha);

        C(1) = x-dx;

        C(2) = y-dy;

    case 2,

        E1(1) = x+2*dx;

        E1(2) = 300;

        E2(1) = x+2*dx*cos(alpha*2);

        E2(2) = y-2*dx*sin(alpha*2);

        gamma_end = pi+(pi/2-2*alpha);

        C(1) = x+dx;

        C(2) = y-dy;

    case 3,

        E1(1) = x-2*dx;

        E1(2) = 20;

        E2(1) = x-2*dx*cos(alpha*2);

        E2(2) = y+2*dx*sin(alpha*2);

        gamma_end = (pi-(pi/2-2*alpha));

        C(1) = x-dx;

        C(2) = y+dy;

    case 4,

        E1(1) = x+2*dx;

        E1(2) = 20;

        E2(1) = x+2*dx*cos(alpha*2);

        E2(2) = y+2*dx*sin(alpha*2);

        gamma_end = (pi+(pi/2-2*alpha));

        C(1) = x+dx;

        C(2) = y+dy;

end

        

end

⛄ 运行结果

⛄ 参考文献

[1] 王者思,李瑞贤,张健,等.基于Matlab的无人机自主飞行航迹规划与仿真[C]//全国第二届信号处理与应用学术会议.0[2023-06-25].

[2] 牛涛.基于自抗扰控制器的无人机航迹跟踪研究与仿真[D].武汉理工大学[2023-06-25].

[3] 王绪芝,姚敏,赵敏,等.基于蚁群算法的无人机航迹规划及其动态仿真[J].指挥控制与仿真, 2012, 34(1):4.DOI:10.3969/j.issn.1673-3819.2012.01.007.

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