培训对象:飞控算法工程师、导航制导与控制专业学生/研究员、自动代码生成工程师,以及从传统手写代码向基于模型设计转型的开发人员。
培训目标:
建立飞行器(固定翼/旋翼)的六自由度非线性数学模型。
掌握经典及现代控制理论(如PID、状态反馈)的算法实现与参数整定方法。
在MATLAB/Simulink环境中搭建完整的控制律模型,并进行模型在环测试。
理解状态估计原理,能够设计卡尔曼滤波器融合多传感器数据。
了解从Simulink模型自动生成嵌入式代码的工作流程,缩短开发周期。
培训内容介绍:
飞行动力学基础:回顾飞行器常用坐标系(机体、地面、气流)及刚体六自由度运动学方程。
非线性六自由度建模:在Simulink中搭建包含气动力与力矩的飞行器非线性六自由度模型。
执行器与传感器建模:对舵机、电机等执行器及IMU、GPS等传感器进行特性建模。
PID控制器实现与调参:设计姿态与轨迹PID控制器,通过仿真进行参数整定与性能分析。
状态空间模型与极点配置:将非线性模型线性化,建立状态空间模型,并设计状态反馈控制器。
LQR最优控制设计:学习线性二次型调节器的原理,并基于性能指标设计LQR控制器。
传感器噪声与滤波:向传感器模型添加噪声,理解测量误差对控制系统的影响。
卡尔曼滤波算法实现:设计并实现卡尔曼滤波器,对含噪声的传感器数据进行最优状态估计。
多传感器数据融合:利用扩展卡尔曼滤波,融合IMU、磁力计、GPS数据,实现飞行器姿态与位置的准确估计。
Stateflow逻辑与模式管理:使用Stateflow设计飞行模式(如手动、增稳、自主)切换逻辑。
模型在环测试:将控制律与六自由度模型闭环,在多种仿真场景下验证飞控软件的可靠性。
自动代码生成入门:初步了解Embedded Coder工具,演示从Simulink模型生成高效嵌入式C代码的流程。