四旋翼无人机的Simulink建模与仿真：简单模型和复杂模型的对比分析

简介：
本研究探讨了在Simulink环境中构建四旋翼无人机的两种不同模型——简单模型与复杂模型，并对其进行了详细的仿真比较，以期为无人机设计提供理论依据。 本段落针对四旋翼无人机进行了建模与仿真研究，并详细分析了其运动学模型和动力学模型。通过运用牛顿-欧拉方程建立了该无人机的运动学和动力学方程，进而推导出四个旋翼的角速度表达式。在控制策略方面，采用了一种简单高效的比例微分串级（PD）控制方式，并设计了位置控制器与姿态控制器。利用Simulink软件实现了四旋翼无人机的仿真。 首先构建了一个简易模型，在该模型中手动输入PID模块参数值进行测试运行后，通过示波器图像验证了系统的稳定性；随后建立了一个更复杂的仿真环境并引入相应的控制算法，在70秒的时间内完成从地面开始连续跟踪三个变化点，并最终返回原点的轨迹图。这一系列实验结果表明所设计控制系统既简单高效又具备良好的稳定性。