MATLAB SimQuad - 多场景四旋翼飞行器动力学建模与仿真平台

资 源 简 介

SimQuad是基于MATLAB开发的专业仿真工具，实现了四旋翼飞行器的完整动力学建模与PID控制器设计。支持悬停、轨迹跟踪等多场景测试，并提供可视化结果分析，适用于无人机算法验证与教学研究。

详 情 说 明

SimQuad - 基于MATLAB的多场景四旋翼飞行器动力学建模与仿真平台

项目介绍

SimQuad 是一个基于 MATLAB 开发的四旋翼飞行器综合仿真平台。项目实现了完整的六自由度刚体动力学模型，集成了多变量 PID 控制器设计，支持姿态与位置双回路控制。平台提供多场景仿真能力，包括悬停、轨迹跟踪、抗扰测试等任务，并通过三维动画实时可视化飞行过程，为四旋翼控制算法验证和性能分析提供高效工具。

功能特性

• 高精度动力学建模：基于牛顿-欧拉方程建立刚体运动模型，涵盖平移与旋转动力学
• 双回路控制架构：内环姿态控制 + 外环位置控制的级联PID控制器设计
• 多场景仿真模式：支持悬停稳定、轨迹跟踪、抗干扰测试等多种任务场景
• 实时三维可视化：动态显示飞行轨迹、姿态变化和电机状态
• 参数灵活可调：无人机物理参数、控制器参数、环境参数均可配置
• 全面性能分析：提供稳态误差、超调量、调节时间等量化指标评估

使用方法

1. 参数配置：修改参数配置文件，设置四旋翼物理参数、控制器增益和仿真条件
2. 场景选择：指定仿真任务类型（悬停、轨迹跟踪等）和对应的参考指令
3. 运行仿真：执行主程序启动动力学计算和控制算法迭代
4. 结果分析：查看时域响应曲线、性能指标和三维动画，评估系统性能
5. 参数优化：根据分析结果调整控制器参数，重新仿真验证改进效果

系统要求

• MATLAB R2018b 或更高版本
• 必需工具箱：Control System Toolbox, Simulink（部分高级功能）
• 推荐工具箱：Aerospace Toolbox（增强可视化功能）
• 内存：至少 4GB RAM
• 磁盘空间：500MB 可用空间

文件说明

主程序文件整合了四旋翼仿真平台的核心功能，包括系统初始化、参数载入、动力学方程求解、控制律计算、数据记录和可视化模块。具体实现了从模型配置、仿真执行到结果输出的完整流程，提供命令行接口供用户选择不同仿真场景并设置相应参数，同时负责协调各子系统间的数据交互与时序控制。