模型在环仿真

  • 模型在环是在基于模型设计早期开发阶段对模型的仿真。 MIL 是一种廉价的算法测试方式。 为了算法能正常运行，必须在部署到真实硬件之前对其进行仿真，以检测任何可能导致灾难性后果的严重错误。

    模型在环仿真是一种在仿真环境（如 Simulink）中开发和运行仿真模型的方法。 一个典型的自驾仪系统模型结构如图所示。该结构不光针对无人机系统，对于其它类型的无人控制系统，也可以采用类似的模型结构。

    当我们在Simulink环境中搭建了如图所示的算法模型后，就可以在MATLAB中运行模型从而对模型进行仿真。通过仿真，我们可以获取模型的运行数据从而对其进行调优。通过可视化模块，我们可以观察被控对象的3D视图，获得与真实世界中相似的控制体验。

    FMT-Model中已经提供了一套完整且功能强大的针对多旋翼的算法模型：

  • MC-Plant: 多旋翼被控对象模型

  • Base-INS: 通用惯性导航系统模型

  • Base-FMS: 通用飞行管理系统模型

  • Base-Controller: 多旋翼控制器模型

    基于这套模型，我们可以很方便的对多旋翼进行模型在环仿真。当然，也可以通过开发新的算法模型来对更多的被控对象，如小车，无人船，机器人等，进行模型在环仿真。在这里也欢迎大家为FMT-Model贡献更多的算法模型！

MIL仿真步骤

  • MIL仿真的的具体步骤如下：

  1. 在MATLAB (版本2018b或以上) 中打开 FMT-Model目录

  2. 双击 FMT_Model.prj 初始化工程

  3. 双击打开仿真模型 simulation/MILSIM.slx，如下图所示

  4. 双击打开可视化模块 MILSIM/Virtualization/3D_Visualization/Matlab_3D/Visualization/VR Sink。将 viewpoint 设置为 Isometric - No Rotation

  5. 点击模型上方 Run 按钮开始仿真

  6. 进入子模块MILSIM/FCS/GCS，将mode改为PilotMode.Position，cmd_1改为FMS_Cmd.Takeoff，飞机将自动解锁起飞，并悬停在高度为1.5m的位置

  7. 将cmd_1改为FMS_Cmd.Land，飞机将原地降落，触地后自动上锁

  8. 点击上方的Stop按钮结束仿真，并打开上方的Simulation Data Inspector查看仿真数据

    对于更多的控制模式和指令定义，可以查看FMS-Model/bus/enum下的定义:

    当前支持的模式和指令如下：

    classdef PilotMode < Simulink.IntEnumType
 enumeration
     None(0)
     Manual(1)
     Acro(2)
     Stabilize(3)
     Altitude(4)
     Position(5)
     Mission(6)
     Offboard(7)
 end

    classdef FMS_Cmd < Simulink.IntEnumType
 enumeration
     None(0)
     PreArm(1000)
     Arm(1001)
     Disarm(1002)
     Takeoff(1003)
     Land(1004)
     Return(1005)
     Pause(1006)
     Continue(1007)
  end

    比如若要进行Mission航点模式飞行，只需将mode设置为PilotMode.Mission，然后把cmd_1设置为FMS_Cmd.PreArm或FMS_Cmd.Takeoff即可。