四旋翼飞行器模型

资 源 简 介

四旋翼飞行器模型

详 情 说 明

四旋翼飞行器是一种通过四个独立电机驱动的无人机平台，其动态模型具有非线性、强耦合的特点。在MATLAB/Simulink环境下搭建仿真模型时，通常会采用分层建模策略：

动力学建模 基于牛顿-欧拉方程建立六自由度模型，考虑机体坐标系下的位置/姿态动力学。关键参数包括质量、惯性矩、旋翼升力系数等，需处理陀螺效应和哥氏力耦合。

控制架构实现 Simulink中常采用串级PID控制结构： 外层位置环生成期望姿态角 内层姿态环计算电机PWM输出 通过S-function模块可封装复杂的数学运算，例如将状态方程dx/dt=f(x,u)转换为离散迭代形式。

S-function的核心作用 用户编写的S-function（系统函数）能够实现： 定制化状态更新逻辑 对接外部硬件接口 嵌入C/C++编写的算法 相较于普通Simulink模块，S-function提供更灵活的微分方程求解和变量管理能力。

仿真验证要点 需关注电机饱和、传感器噪声等非理想因素，通过Scope模块监视姿态角收敛性和抗扰性能。典型测试场景包括悬停、阶跃响应和轨迹跟踪。

这种建模方式可扩展至故障注入仿真或硬件在环测试（HIL），为实际飞控算法开发提供可靠验证环境。