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Ajuste de Waypoint Seguidor para El UAV de Ala Fija

En este ejemplo se diseña un waypoint siguiente controlador para un vehículo aéreo no tripulado (UAV) de ala fija utilizando los bloques y de la caja de herramientas del sistema uAV Library for Robotics.UAV Guidance ModelWaypoint Follower

El ejemplo recorre en iteración diferentes configuraciones de control y muestra el comportamiento de vuelo del UAV simulando un modelo cinemático para UAV de ala fija.

En este ejemplo se requiere que instale la biblioteca UAV para la caja de herramientas del sistema de robótica®.Nota: Llame para abrir el Explorador de complementos e instalar la biblioteca.roboticsAddons

Configuración del modelo de orientación

El modelo de guía de ala fija se aproxima al comportamiento cinemático de un sistema de bucle cerrado que consiste en la aerodinámica de ala fija y un piloto automático. Este modelo de guía es adecuado para simular pequeños vuelos UAV a una baja fidelidad cerca de la condición de vuelo estable del UAV. Podemos utilizar el modelo de guía para simular el estado de vuelo del UAV de ala fija guiado por un seguidor waypoint.

El siguiente modelo simulink® se puede utilizar para observar la respuesta del modelo de orientación de ala fija a las entradas de control de paso.

open_system('uavStepResponse');

Integración con Waypoint Follower

El modelo integra el punto de ruta con el modelo de guía de ala fija.fixedWingPathFollowing Este modelo muestra cómo extraer la información necesaria de la señal de bus de salida del modelo de guía y alimentarlos en el seguidor del waypoint. El modelo ensambla las entradas de control y entorno para el bloque del modelo de orientación.

open_system('fixedWingPathFollowing');

Configuración del seguidor de Waypoint

El controlador de seguidorway incluye dos partes, un bloque UAV Waypoint Follower y un controlador de rumbo UAV de ala fija.

El bloque UAV Waypoint Follower calcula un encabezado deseado para el UAV en función de la pose actual, la distancia de búsqueda anticipada y un conjunto determinado de waypoints. Volando a lo largo de estas direcciones de rumbo, el UAV visita cada waypoint (dentro del radio de transición especificado) en la lista.

El bloque Control de encabezado es un controlador proporcional que regula el ángulo de inclinación del UAV controlando el ángulo de balanceo bajo la condición de vuelo coordinado.

El bloque visualiza la ruta de vuelo y la actitud del UAV.UAV Animation Para la simulación de ala fija en una condición sin viento, el ángulo de inclinación del cuerpo es la suma del ángulo de la trayectoria de vuelo y el ángulo de ataque. Para un pequeño UAV de ala fija, el ángulo de ataque suele ser controlado por el piloto automático y permanece relativamente pequeño. Para fines de visualización, aproximamos el ángulo de inclinación con el ángulo de ruta de vuelo. En una condición sin viento, cero deslizamiento lateral, el ángulo de guias del cuerpo es el mismo que el ángulo de inclinación.

Ajuste Waypoint Following Controller a través de Simulation

Las siguientes figuras muestran el comportamiento del vuelo con una pequeña distancia de búsqueda anticipada (5) y un control de rumbo rápido (3.9). Observe que el UAV sigue un camino muy curvilíneo entre los waypoints.

La siguiente figura muestra el comportamiento de vuelo con una gran distancia de búsqueda anticipada y un control de rumbo lento.

Resumen

Este ejemplo ajusta el controlador de vuelo UAV iterando manualmente a través de varios conjuntos de parámetros de control. Este proceso se puede ampliar para barrer automáticamente un gran conjunto de parámetros de control para obtener configuraciones de control óptimas para controladores de navegación personalizados.

Una vez que el comportamiento de vuelo cumpla con las especificaciones de diseño, puede probar los parámetros de control elegidos con modelos de alta fidelidad construidos con Aerospace Blockset o con simuladores de vuelo externos.