基于Rflysim平台的无人机拦截三维比例导引算法仿真

news2024/12/26 9:26:19

【后厂村路钢铁侠出品】

一、Rflysim简介

RflySim是一套专为科研和教育打造的Pixhawk /PX4 和MATLAB/Simulink生态系统或工具链，采用基于模型设计（Model-Based Design， MBD）的思想，可用于无人系统的控制和安全测试。

基于三维比例导引的Rflysim仿真

二、三维比例导引简介

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三维比例制导律matlab代码（含注释）_matlab三维求导-CSDN博客

三、无人机拦截数学建模

3.1常用坐标系定义

地面坐标系OXYZ、无人机坐标系、轨迹坐标系、速度坐标系、视线坐标系

3.2无人机动力学和运动学建模

3.3无人机-目标运动信息计算

四、算法仿真结果

4.1基于差分法matlab仿真二维比例导引

clear all;
close all;
clc
% 假设sphere_pos和pos_info是已经定义好的变量，其中sphere_pos是一个3x1的数组，pos_info是一个结构体，包含mav_pos字段，也是一个3x1的数组  
sphere_pos = [20, 45];
mav_pos=[0,0];
self.temp1=0
self.temp2=0
self.temp3=0
self.temp4=0
self.K=6;
dt=0.01;
% 计算los向量  
cmd_v=[0,0];
i=1;
pmr=[];
% 计算LOS的横向通道、竖向通道角度 
while i<100000
los = [sphere_pos(1) - mav_pos(1), sphere_pos(2) - mav_pos(2)];
q_x = atan2(los(2), los(1)); % 注意MATLAB中atan2的参数顺序与Python不同  
dqx = q_x - self.temp1;  
self.temp1 = q_x;  

theta_x = atan2(cmd_v(2), cmd_v(1)); % 注意MATLAB中atan2的参数顺序  
self.temp3 = theta_x;  

% 比例导引：计算期望速度角度  
theta_xd = (self.K * dqx) + self.temp3;  

  
% 计算V的横向通道、竖向通道角度  
cmd_v = [cos(theta_xd),sin(theta_xd)];   
cmd_v = cmd_v / norm(cmd_v);  
cmd_v = cmd_v * 4; % 调整速度向量的幅度
mav_pos=mav_pos+(dt.*cmd_v);
i=i+1;
pmr(i,:)=mav_pos;
if los(2)<1
    break;
end
end
plot(pmr(:,1),pmr(:,2),'r')
xlabel('X(m)');ylabel('Y(m)');%给三维图加坐标轴标注
text(0, 0,'\leftarrow起始点');%给目标轨迹加标注
text(sphere_pos(1), sphere_pos(2),'\leftarrow目标飞行器');%给目标轨迹加标注

仿真结果：