请选择 进入手机版 | 继续访问电脑版

4

阿木币

0

精华

7 小时

在线时间

技术大V

Rank: 4

发表于 2019-7-7 23:53:37 1776 浏览 3 回复

基于模型的close-loop闭环仿真

什么是闭环仿真

上次说了什么是开环仿真以及开环仿真应用的场景,这次再介绍一下闭环仿真(close-loop simulation)。

首先还是先看一张闭环仿真的框图

与开环仿真不同的是,闭环仿真包含无人机的物理模型,即需要对无人机进行物理建模,这样仿真模型就能形成一个闭环的反馈,故称闭环仿真。如上图所示,Simulink控制模型将控制指令,一般是电机的PWM信号输出给物理模型,物理模型根据控制指令更新状态信息,如姿态,速度和位置等。再将这些信息反馈给控制器,从而进行反馈控制。

闭环仿真的作用

那么有人会问,有了开环仿真,为什么还要闭环仿真呢?答案是他们应用的场景不一样。开环仿真主要用来验证模型的输入输出的关系,即给模型输入信号,得到模型的输出信号,以此来验证模型的功能。比如无人机系统里面的导航系统,就是一个典型的开环仿真系统,因为它只需要将传感器输入传入,就能得到导航输出,而无需无人机物理模型的参与。

那什么时候需要闭环仿真?简单来说,就是需要系统的物理模型的时候,就需要闭环仿真。典型的应用场景是控制器的设计。我们知道,控制器根据输入的指令和状态信息,计算出电机的PWM信号,但是这些信号最终作用到实际的无人机上是什么效果,就需要对无人机进行建模。我们将控制器输出的PWM信号输入到无人机物理模型,模型算出无人机的状态信息,如姿态,速度,位置等,再反馈给控制器,控制器再进行控制,这样就形成了一个完整的闭环。

如果物理模型建的足够精准,那么很多功能都可以直接在仿真中进行调试,如控制器的逻辑,参数等等。最主要的是,一些控制的bug通过仿真能很快发现并定位问题,而没有炸机的风险。

基于Simulink的闭环仿真

Simulink提供了非常多的Toolbox,可以十分快速方便的搭建控制模型以及物理系统,对于无人机的物理系统,Simulink甚至还提供了一些已经做好的物理模型,只需要拖动几个模块就能够快速搭建起来。对于模型参数的确定,Matlab也提供了一整套的系统辨识工具,可以说是什么强大了


扫一扫浏览分享
回复

使用道具 举报

66

阿木币

0

精华

135 小时

在线时间

技术大V

Rank: 4

发表于 2019-7-8 08:20:13
“如果物理模型建的足够精准” 这句话,想知道想通过后面matlab本身的方式,能把物理模型建立的精准吗?是不是得通过一些电机啊,机身结构那些,进行一些实际的测量哦。仅仅通过simulink的物理模型和MATLAB的工具,很难把模型建立的精准把。
回复 点赞

使用道具 举报

4

阿木币

0

精华

7 小时

在线时间

技术大V

Rank: 4

 楼主| 发表于 2019-7-15 22:43:20
SmilE 发表于 2019-7-8 08:20
“如果物理模型建的足够精准” 这句话,想知道想通过后面matlab本身的方式,能把物理模型建立的精准吗?是 ...

首先你要把物理模型用数学形式表示出来,比如电机模型,你可以简单的认为是一个惯性系统,也可以建立更复杂的模型,比如考虑摩擦,电磁效应等等。这是第一步,即建立精确的数学模型。然后用Simulink将模型搭出来。

第二部,就是对数学模型的参数进行辨识。这里有很多种方式,可以通过理论计算,可以通过实验获得,也可以通过参数辨识的方法来得到。参数辨识用matlab做的话会比较方便
回复 点赞

使用道具 举报

3

阿木币

0

精华

7 小时

在线时间

应届白菜

Rank: 1

发表于 2020-4-26 15:27:48
老师有固定翼无人机比较准确的simulink模型嘛
回复 点赞

使用道具 举报

返回列表
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册   

本版积分规则

Official store

Official store

 阿木实验室

Number

Number

028-87872048

扫一扫,快速加入

群号652692981

硬件评测

群号652692981

课程学习

快速回复 返回顶部 返回列表