基于Adams与Matlab的四旋翼飞行器控制仿真

胡锦添 舒怀林

（广州大学机械与电气工程学院）

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四旋翼飞行器是一种四螺旋桨驱动的、可垂直升降的飞行器，这种结构被广泛用于微小型无人飞行器的设计，具有重要的军用和民用价值。它同时也具有欠驱动、多变量、强耦合、非线性和不确定等复杂特性。近年来，随着新型材料、微机电、微惯导以及飞行控制等技术的进步，四旋翼飞行器得到了迅速发展，逐渐成为人们关注的焦点[1]。

Adams软件是美国MDI公司开发的虚拟样机分析软件，它使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，非常方便地对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，更具有开放性的程序结构和多种接口，方便进行二次开发。但是对于控制系统的设计，Adams只能处理一般的简单控制环节。相比之下，Matlab能够处理各种复杂的高级控制环节，如智能控制系统。如果能充分发挥两者的特点，结合在一起使用，这将给复杂机电系统的设计提供一种新方法[2-3]。

本文利用Adams软件和Matlab软件，对四旋翼飞行器及其控制系统进行联合仿真。利用Matlab/Simulink模块搭建了四旋翼飞行器控制系统的仿真平台，实现基于Matlab与Adams的四旋翼飞行器的联合动态仿真，避免了推导四旋翼飞行器的动力学方程的繁琐过程，提高了四旋翼飞行器设计效率。首先通过三维设计软件Solidworks建立四旋翼飞行器的实体模型，然后将其导入动力学仿真软件Adams中，通过Adams的接口模块Adams/control与Matlab进行数据交换，实现四旋翼飞行器运动学及动力学仿真。……