[发明专利]基于可编辑配置参数接口的四旋翼快速建模设计方法

摘要

基于可编辑配置参数接口的四旋翼快速建模设计方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤1：动力学模型包括变量模块、XML配置文档解析模块、状态解算模块；步骤2：定义配置参数XML文档；步骤3：根据四旋翼飞行器的运动分解，将四旋翼飞行器的运动分为横侧向运动与纵向运动，并分别编写横侧向运动与纵向运动的状态解算方程；步骤4：设计XML配置文档解析程序；步骤5：在四旋翼飞行器呈对称均匀分布的固定条件下，对于不同的四旋翼飞行器可以复用同一动力学模型，只需修改XML文档中的四旋翼飞行器的配置参数再重新解析到动力学模型中即可。本发明极大缩短用户时间，减少用户开发周期。

主权项

1.基于可编辑配置参数接口的四旋翼快速建模设计方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤1：基于VC2010将四旋翼无人机动力学模型写入程序中，动力学模型包括变量模块、XML配置文档解析模块、状态解算模块；所述变量模块包括：控制输入、状态变量、配置参数；配置参数用于四旋翼飞行器动力学模型的解算；状态变量用于记录动力学模型解算出的姿态信息和位置信息；所述状态解算模块包括运动状态解算模块和电机输出模型；所述运动状态解算模块包括力方程模块、力矩方程模块、姿态解算模块和位置解算模块；所述状态解算模块用于仿真实验；所述的电机输出模型具体内容为：定义为电机输入电压、为电机转速、为电机的动力矩向量、K为电势常数、h为电机线圈内阻、I₄为四阶的单位向量；根据公式(1)u_i指每个电机输入的电压，其中M_mi指单个电机的动力矩，将e＝Kω_i，代入公式(1)中整理得到公式(2)：w_i指单个电机的加速度，将公式(2)写成矢量形式，如公式(3)所示：指电机的动力矩向量，指电机的角速度，对于一个电机而言，有公式(4)所示：ω_i指单个电机的动力矩，M_ri为单个电机的合力矩；整理得公式(5)所示：指电机的角速度矢量转置；其中，I为电机线圈中电流，M_di为电机转动时的阻力矩，M_ri为单个电机的合力矩，α为电机阻力矩系数，J_ri为电机转动惯量，L为电感，e为电机的反电动势，表示动力矩向量的微分，ω_i′为单个电机的角加速度，为电机角加速度矢量；步骤2：定义配置参数XML文档，将四旋翼无人机的配置参数定义到XML文档中，在四旋翼飞行器动力学模型初始化时，将四旋翼飞行器的配置参数从XML文档中读取到四旋翼飞行器动力学模型中；步骤3：根据四旋翼飞行器的运动分解，将四旋翼飞行器的运动分为横侧向运动与纵向运动，并分别编写横侧向运动与纵向运动的状态解算方程；步骤4：设计XML配置文档解析程序，将四旋翼飞行器的配置参数加载到动力学模型中，实现运动状态解算；步骤5：在四旋翼飞行器呈对称均匀分布的固定条件下，对于不同的四旋翼飞行器可以复用同一动力学模型，只需修改XML文档中的四旋翼飞行器的配置参数再重新解析到动力学模型中即可。