基于卡尔曼滤波进行四旋翼动力学建模(SimulinkMatlab)

💥💥💞💞欢迎来到本博客❤️❤️💥💥

🏆博主优势:🌞🌞🌞博客内容尽量做到思维缜密,逻辑清晰,为了方便读者。

⛳️座右铭:行百里者,半于九十。

📋📋📋本文目录如下:🎁🎁🎁

目录

💥1 概述

📚2 运行结果

🎉3 参考文献

🌈4 Matlab代码实现


💥1 概述

文献来源:

摘要:由于近年来民用和军事领域对无人机的兴趣日益浓厚,自主微型飞行机器人的研究得到了极大的加强。本文总结了OS4项目建模和控制部分的最终成果,重点是四旋翼飞行器的设计和控制。介绍了考虑车辆运动引起的气动系数变化的仿真模型。利用该模型得到的控制参数在不重新整定的情况下成功地应用于直升机。本文的最后一部分描述了控制方法(积分反演)和我们提出的四旋翼飞行器(姿态、高度和位置)的完全控制方案。

最后给出了自主起飞、悬停、着陆和避碰的结果。

原文摘要:

Abstract— The research on autonomous miniature flying robots has intensified considerably thanks to the recent growth of civil and military interest in Unmanned Aerial Vehicles
(UAV). This paper summarizes the final results of the modeling and control parts of OS4 project, which focused on design and control of a quadrotor. It introduces a simulation model which takes into account the variation of the aerodynamical coefficients due to vehicle motion. The control parameters found with this model are successfully used on the helicopter without re-tuning. The last part of this paper describes the control approach (Integral Backstepping) and the scheme we propose for full control of quadrotors (attitude, altitude and position). Finally, the results of autonomous take-off, hover, landing and
collision avoidance are presented.

对以下内容进行了建模: - 四旋翼动力学
- 电机动力学 - 用于状态估计的卡尔曼滤波 - 简单的传感器模型/ADC转换
以下内容未建模:

- 螺旋桨动力学

- 控制规律

- 动力子系统

此SIM卡可用于:
- 系统可行性研究
- 系统性能评估和权衡
- 控制律性能评估

📚2 运行结果

 

 

 

部分代码:

%% simulation set up
step_time = 0.5;                       % simulation step time(sec)
end_time  = 1000;                   % simulation end time (sec)
%end_time  = 86400;
%% attitude estimator gains
Tatd  = 0.5;                          % attitude estimator update time (sec)
Tqint = 0.5;                         % discrete quaternion integration period (sec)
Tsen_out = 0.5;                      % sensor output period (sec)
TkfProp = 0.5;                       % Kalman filter propagation period (sec)
KfupdatePeriodInCycle = 1;           % Kalman filter update period (propagation cycle)
f_bw_atd = 0.02;                     % attitude determination bandwidth (hz)
%f_bw_atd = 0.005;
zeta = 0.7;
Krp =  (2*pi*f_bw_atd)^2 * eye(3);
Kpp =  2*zeta*2*pi*f_bw_atd*eye(3);
qest0 = [0*1e-4; 0; 0; 1];                          % initial estimator quaternion
delta_west0 = zeros(3,1);                           % initial deviation of estimator angular rate (rad/sec)
max_delta_w = 0.1*pi/180;
delta_w_lim = 2e-4; %0.1/pi/Tqint;
delta_th_lim= 1e-4; %0.1*pi/180/Tqint;
q0 = [0; 0; 0; 1];   

%% for estimate error standard deviation prediction calculation
wn=sqrt(diag(Krp));
k=sqrt((wn.^4+4*zeta^2)./(4*zeta*wn));
%% for using Lyapunove equation to solve for expected estimation error
C=[1 0];  K=[Kpp(1,1);Krp(1,1)];      A=[0    1;0 0]-K*C; B=K; 
H=[1 0];  K=[Kpp(1,1);Krp(1,1)]*Tatd; F=[1 Tatd;0 1]-K*H; G=K;
%% Kalman filter setups
Fmat = [eye(3) TkfProp*eye(3);zeros(3,3) eye(3)];
Hmat = [eye(3)  zeros(3,3)];
therr0 = max([abs(qest0(1:3)); 5*1e-4]);  % initial error estimate, assuming q0=[0 0 0 1]
P0 = diag([therr0^2*ones(1,3) 3e-6^2*ones(1,3)]);
R = TkfProp*KfupdatePeriodInCycle*diag(position_uncertainty_var);%1e-3^2*eye(3)*
Q = diag([1e-5^2*ones(1,3), 1e-7^2*ones(1,3)])*TkfProp;
max_rate = pi/180;
P0 = diag([1e-32*ones(1,3) 1e-5^2*ones(1,3)]);
Q = diag([1e-5^2*ones(1,3), 5e-6^2*ones(1,3)])*TkfProp;
max_bias = 1*pi/180/3600;
%% start simulation
Tcapt = Tsen_out;                              % sim variable capture rate (sec)

🎉3 参考文献

部分理论来源于网络,如有侵权请联系删除。

🌈4 Matlab代码实现

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.hqwc.cn/news/1761.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系编程知识网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

网络安全实战植入后门程序

在 VMware 上建立两个虚拟机:win7 和 kali。 Kali:它是 Linux 发行版的操作系统,它拥有超过 300 个渗透测试工具,就不用自己再去找安装包,去安装到我们自己的电脑上了,毕竟自己从网上找到,也不…

通俗易懂,十分钟读懂DES,详解DES加密算法原理,DES攻击手段以及3DES原理。Python DES实现源码

文章目录 1、什么是DES2、DES的基本概念3、DES的加密流程4、DES算法步骤详解4.1 初始置换(Initial Permutation,IP置换)4.2 加密轮次4.3 F轮函数4.3.1 拓展R到48位4.3.2 子密钥K的生成4.3.3 当前轮次的子密钥与拓展的48位R进行异或运算4.3.4 S盒替换(Sub…

Object counting——生成密度图density map

文章目录 过程代码参考 过程 首先构造一个和原始图片大小相同的矩阵,并将其全部置为0,然后将每个被标记的人头对应的位置置为1,这样就得到了一个只有0和1的矩阵,最后通过高斯核函数进行卷积得到一个连续的密度图。 代码 import…

CSS知识点汇总(十)--移动端适配

文章目录 怎么做移动端的样式适配?1、方案选择2. iPhoneX 适配方案 怎么做移动端的样式适配? 在移动端虽然整体来说大部分浏览器内核都是 webkit,而且大部分都支持 css3 的所有语法。但手机屏幕尺寸不一样,分辨率不一样&#xff0…

架构-嵌入式模块

章节架构 约三分,主要为选择题 #mermaid-svg-z6RGCDSEQT5AhE1p {font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;fill:#333;}#mermaid-svg-z6RGCDSEQT5AhE1p .error-icon{fill:#552222;}#mermaid-svg-z6RGCDSEQT5AhE1p .error-text…

Pytorch--模型微调finetune--迁移学习 (待继续学习)

https://www.bilibili.com/video/BV1Z84y1T7Zh/?spm_id_from333.788&vd_source3fd64243313f29b58861eb492f248b34 主要方法 torchvision 微调timm 微调半精度训练 背景(问题来源) 解决方案 大模型无法避免过拟合,

深度学习之目标检测R-CNN模型算法流程详解说明(超详细理论篇)

1.R-CNN论文背景 2. R-CNN算法流程 3. R-CNN创新点 一、R-CNN论文背景 论文网址https://openaccess.thecvf.com/content_cvpr_2014/papers/Girshick_Rich_Feature_Hierarchies_2014_CVPR_paper.pdf   RCNN(Region-based Convolutional Neural Networks&#xff…

Linux信号概念、认识、处理动作 ( 2 ) -【Linux通信架构系列 】

系列文章目录 C技能系列 Linux通信架构系列 C高性能优化编程系列 深入理解软件架构设计系列 高级C并发线程编程 期待你的关注哦!!! 现在的一切都是为将来的梦想编织翅膀,让梦想在现实中展翅高飞。 Now everything is for the…

阿里云docker启动xxljob,部署自己的定时任务

本次安装版本xxl-job-admin:2.3.0 一:创建xxl-job数据库的各种表 作者官方地址 下载sql执行 二:docker拉取xxl-job镜像 docker pull xuxueli/xxl-job-admin:2.3.0 三:docker启动xxl-job服务 docker run -e PARAMS"--spring.datasour…

PCA主成分分析

PCA降维算法 目前图像特征的提取主要有两种方法:传统图像特征提取方法 和 深度学习方法。 传统的特征提取方法:基于图像本身的特征进行提取(PCA);深度学习方法:基于样本自动训练出区分图像的特征分类器&a…

《微服务实战》 第三十二章 微服务链路跟踪-sleuth zipkin

系列文章目录 第三十二章 微服务链路跟踪-sleuth zipkin 第三十章 分布式事务框架seata TCC模式 第二十九章 分布式事务框架seata AT模式 第十二章 Spring Cloud Alibaba Sentinel 第十一章 Spring Cloud Alibaba nacos配置中心 第十章 SpringCloud Alibaba 之 Nacos discover…

Scrapy的基本使用

目录 Scrapy是什么 安装 使用 获取更多页面信息 写入数据库 图片下载 文件下载 更改文件名称以及路径 更改图片名称以及路径 循环获取页面信息时,item的数据重复或者对不上 下载文件时获取文件流直接上传到某个地方 Scrapy是什么 Scrapy 是一个基于 Pyth…