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第4章 载具运动建模与仿真

无论是新机型的研发验证还是极限工况的理论预演，准确的载具体动力学模型始终是底层控制与上层AI之间最重要的一道桥梁。本章聚焦于如何基于 MATLAB/Simulink 及 RflySim 工具箱构建从旋翼无人机到无人车/船的多形态动力学模型，并最终导出跨生态验证的 DLL 热加载资产包。

4.1 背景与理论

精确的数学物理分析构成了仿真系统的保真度下限要求。载具模型不仅仅涉及刚体力学层面的六自由度空间微分方程求解（含有质量分布惯量张量、重力特性、平动及旋转矩阵），更囊括了动力与执行器模型评估（比如空气动力学中螺旋桨在极端流场下的拉力扭矩非线性拟合规律，以及气动舵面对各类迎角变化的扰动特性）。

除了结构载体本身外，环境与传感系统的随机模拟（如地磁场在不同经纬度的矢量模型、气压高度因温度梯度产生的误差、以及 GNSS 的高斯马尔可夫噪声等）也是运动建模极为重要的一环，只有充分融合这些数学规律才可称之为"全真环境模拟"。

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4.2 框架与接口

在 RflySim 的产品矩阵内，载具模型不仅以数学公式运行，更被封装为可热切换的即插即用数字底座接口，彻底打通了软件在环与实体飞行器的测试通路。

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4.2.1 CopterSim 模型装载架构

对于标准的四轴或者八轴无人机，CopterSim 平台在底层已经内置了一套高度调优的动力学解算引擎（默认基于一套标准化旋翼气动系数方程运转），其能实现毫秒级的刚体姿态更新。只需通过界面加载或命令行参数配置简单的 XML 构型数据，无需重新编写源码也能模拟机体缩放及常规参数变异。

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如果针对特殊的非常规构架（诸如倾转旋翼、扑翼机乃至大型飞艇），则可全面利用 MATLAB/Simulink 的图像化流图模块搭建底层动力流向。在此生态中，平台开放了一套底层传感器噪声发生器与机架运动方程输入集接口，您可以随心所欲拼装出具有自主知识产权的载具特性。

4.2.3 DLL 动态链接导出机制

为了方便研究人员脱离 MATLAB 环境并在低性能机器上进行快速分布式演算验证，工具箱支持将上述 Simulink 模型一键编译为 Windows 环境的动态链接文件（.dll）。这种 DLL 无缝接入 CopterSim 甚至是 RflySim3D 场景作为驱动内核，并支持代码加密保护。

4.3 精彩案例展示

4.4 课程配套视频

本章节公开课回放（第四期：载具运动建模与仿真）：

4.5 本章实验案例

本章相关验证实验与引导案例存放在 [安装目录]\RflySimAPIs\4.RflySimModel 文件夹中。

4.5.1 接口学习实验

存放在 4.RflySimModel\0.ApiExps 文件夹中，涵盖平台基础接口导学及各工具通识入门。

实验 1：载具运动建模与仿真接口

📝 实验简介： 学习RflySim平台的载具运动建模、软硬件在环仿真流程及UDP通信接口的快速入门指南

实验 2：Simulink调用C代码实验

📝 实验简介： 通过MATLAB Coder介绍Simulink模型调用外部C代码的多种方法，包括MATLAB Function、dll、S-Function Builder等方式调用已有的C函数，实现特定计算操作并观测仿真结果。

实验 3：ExtCtrlAPI读取状态估计值

📝 实验简介： 学习使用RflySim平台以UDP_Full模式进行软/硬件在环仿真，通过监听UDP 20101端口接收PX4内部状态估计值（真值），掌握UDP通信协议和状态估计原理

实验 4：基于InFloatsCollision接口的碰撞引擎验证

📝 实验简介： 熟悉RflySim平台inFloatsCollision碰撞模型端口的使用，通过该接口获取RflySim 3D的UDP碰撞数据，实现物理引擎功能验证。学习使用DLL模型接口进行软硬件在环仿真中的碰撞检测与响应。

实验 5：inSILIntsFloats外部数据输入接口

📝 实验简介： 学习使用inSILIntsFloats接口进行外部故障注入，通过Python或Simulink向SIL仿真发送整数和浮点数据，实现电机故障模拟与控制

实验 6：外部DLL综合模型加载接口

📝 实验简介： 无需启动CopterSim，通过外部程序直接加载并调用DLL综合模型，使用ModelLoad接口类实例化综合模型，通过SendPosNED和SendVelNED接口控制飞机起飞和前飞

实验 7：多模型初始化位置姿态控制

📝 实验简介： 学习使用bat脚本设置单架及多架无人载具的初始化位置、高度和姿态，观察其自由落体及姿态变化效果，支持软件在环与硬件在环仿真。

实验 8：PX4 SIH 硬件在环仿真

📝 实验简介： 通过硬件在环（HITL）仿真测试PX4飞控系统与物理模型的集成，验证飞控系统与动力学模型的协同工作，测试飞行控制的精度与鲁棒性

实验 9：PX4状态标志输入接口实验

📝 实验简介： 通过inCopterData输入接口的第5维VTOL_STATE标志位，掌握垂起无人机模式切换状态观测方法，理解PX4状态标志的应用。

实验 10：ReqCopterSim接口库使用

📝 实验简介： 学习使用Python的ReqCopterSim.py接口库设置CopterSim初始化参数，包括DLL模型切换、地图场景切换、位置姿态设置、UDP通讯模式配置等

实验 11：InFloatsCollision碰撞接口验证

📝 实验简介： 通过InFloatsCollision接口验证RflySim3D碰撞检测与响应功能,实现四旋翼模型碰撞测试实验

实验 12：sendSILIntDouble接口调用实验

📝 实验简介： 学习使用Python的sendSILIntDouble接口向RflySim平台DLL模型的inDoubCtrls输入接口发送数据，并通过Simulink监听验证数据传输。

实验 13：sendSILIntDouble接口调用实验

📝 实验简介： 学习使用Python的sendSILIntDouble()函数向RflySim平台DLL模型的inSIL28d接口发送28维double型数据，通过软件在环仿真验证数据传输效果。

实验 14：碰撞数据输入接口实验

📝 实验简介： 学习dll模型碰撞数据输入接口inFloatsCollision和inCollision20d的使用，掌握四旋翼模型碰撞检测模块和电机故障触发功能的添加与应用

实验 15：Dll综合模型外部加载接口实验

📝 实验简介： 使用DllSimCtrlAPI.ModelLoad接口类实现dll综合模型的外部加载与控制，包含CreateVehicle初始化载具、StartExtCtrl启动外部控制、SendVelNED/SendPosNED等控制接口的用法演示

实验 16：外部通信读取仿真真值数据

📝 实验简介： 该实验通过监听UDP 30101端口，接收CopterSim飞行仿真的真实数据，学习UDP通信协议和外部接口的使用，实现软/硬件在环仿真中的数据读取。

实验 17：Simulink模型自主生成C/C++代码实验

📝 实验简介： 通过Embedded Coder模块将Simulink模型自动生成C/C++代码，学习配置定步长求解器、ert.tlc代码模板及接口参数，实现嵌入式处理器的紧凑快速代码生成。

实验 18：inSILInts和inSILFloats接口实验

📝 实验简介： 熟悉RflySim平台最大系统模型的inSILInts和inSILFloats接口使用，通过UDP端口30100接收外部数据实现故障注入等功能

实验 19：DLL综合模型加速仿真

📝 实验简介： 通过Python外部程序加载DLL综合模型进行加速仿真，学习ModelLoad、CreateVehicle、StartAutUpdate等接口控制飞机起飞和飞行

实验 20：SIH_FLY软件在环仿真

📝 实验简介： 通过RflySim平台运行PX4内置SIH动力学模型，验证飞行控制算法在仿真环境中的表现，支持航点、航线和Offboard等多种控制模式

实验 21：inCopterData遥控器通道信号接口

📝 实验简介： 通过inCopterData输入接口(9-24维)接收ch1-ch16遥控器通道信号，掌握DLL模型遥控器信号输入接口的使用方法

实验 22：UUV初始化位置姿态设置

📝 实验简介： 通过bat脚本设置水下潜航器的初始化深度、滚转角、俯仰角和偏航角，支持SITL/HITL模式及多机设定，介绍UUV动力学建模和位置姿态初始化原理

实验 23：Simulink自定义C代码调用

📝 实验简介： 学习如何在Simulink中调用外部C代码，包括使用MATLAB Function模块、coder.ceval函数调用C函数、以及自动生成嵌入式C/C++代码的完整实验教程。

实验 24：inCollision20d碰撞引擎功能验证

📝 实验简介： 验证RflySim 3.03版本的inCollision20d模型输入接口（20维double型），通过DLL模型控制四旋翼朝障碍物飞行，按P进入物理引擎模式，观察碰撞弹回效果及物体坐标打印

实验 25：inDoubCtrls双精度控制接口实验

📝 实验简介： 学习使用Python通过sendSILIntDouble和sendInDoubCtrls接口向RflySim的Simulink DLL模型发送28维双精度控制数据，实现控制器闭环仿真

实验 26：带碰撞检测模块的DLL四旋翼模型实验

📝 实验简介： 通过InFloatsCollision接口实现四旋翼模型的碰撞检测功能，熟悉碰撞检测模块的添加和使用，完成SIL/HIL仿真实验

实验 27：Python sendInDoubCtrls接口使用

📝 实验简介： 学习使用RflySim平台的sendInDoubCtrls Python接口，向DLL模型的28维double型inDoubCtrls接口发送数据，并通过Simulink监听验证数据传输。

实验 28：dll模型外部输入接口inSIL28d调用实验

📝 实验简介： 学习使用RflySim平台的Python接口sendInDoubCtrls()向DLL模型的28维double型输入接口inSIL28d发送数据，并通过软件在环仿真验证数据传输。

实验 29：CopterSim无PX4软件在环仿真初始化实验

📝 实验简介： 本实验通过bat脚本将四旋翼综合模型初始化在空中，结合Simulink发送UDP期望速度指令，实现单/多架无人机直接执行任务的功能。

实验 30：RflySim外部控制UDP通信

📝 实验简介： 学习RflySim平台的UDP通信机制，掌握通过20101、30101、40101端口读取飞控状态、载具真值和自定义消息的方法

实验 31：UDP40101接收rfly_px4消息实验

📝 实验简介： 通过UDP 40101系列端口监听，获取平台rfly_px4 uORB消息的硬件在环仿真实验，学习外部通信接口和DLL模型数据交互方法

实验 32：DLL综合模型扩展外部加载接口

📝 实验简介： 通过继承ModelLoad类实现DLL综合模型的外部加载与自定义控制，可用于开发固定翼、垂起无人机等自定义载具模型，无需启动CopterSim即可直接调用DLL模型

实验 33：PX4 SIH_SITL模型软件在环仿真

📝 实验简介： 学习验证PX4官方SIH模型在环仿真模式，该模式将飞控逻辑与简化动力学模型集成于PX4固件内部，无需外部物理引擎即可完成闭环仿真。

实验 34：四旋翼碰撞检测与电机故障仿真

📝 实验简介： 通过带碰撞检测和电机故障触发模块的四旋翼DLL模型，学习两架飞机碰撞后电机损坏坠毁的碰撞检测功能实现

实验 35：inSIL28d外部数据输入接口

📝 实验简介： 实验介绍Python通过UDP端口向DLL模型发送28维双精度数据的接口函数sendSILIntDouble和sendInDoubCtrls的使用方法，实现外部控制器数据输入到大场景仿真模型中

实验 36：Python调用inSIL接口实验

📝 实验简介： 通过Python调用DLL模型的inSILInts和inSILFloats输入接口，实现动态修改3D显示参数，完成软件在环仿真中机型实时变换

实验 37：rfly_px4 uORB消息接口实验

📝 实验简介： 通过inCopterData（25~32维）输入接口监听rfly_px4 uORB消息，使用户熟悉掌握DLL模型输入接口的使用方法，理解PX4内部数据通过UDP或mavlink协议传输外部的机制。

实验 38：RflySim仿真初始化API

📝 实验简介： 学习使用Python接口和bat脚本配置RflySim仿真平台的初始参数，包括载具初始位姿、通信模式、多载具仿真设置等，实现灵活的仿真初始条件配置。

实验 39：DLL综合模型手动更新接口

📝 实验简介： 通过外部Python程序直接加载DLL综合模型，调用ModelUpdate接口手动设置时间跨度更新仿真状态，实现最高速仿真。掌握DllSimCtrlAPI.ModelLoad接口、CreateVehicle初始化载具及SendPosNED/SendVelNED控制方法。

实验 40：DLL综合模型自动更新接口

📝 实验简介： 学习使用DllSimCtrlAPI.ModelLoad接口加载DLL综合模型，通过StartAutUpdate自动更新并控制飞机起飞和前飞

实验 41：ExtToUE4接口数据自定义输出实验

📝 实验简介： 通过DLL模型自定义ExtToUE4接口的16维数据传输至RflySim 3D，可在三维引擎中显示执行器状态用于验证动力学模型准确性

实验 42：DLL综合模型Simulink外部控制

📝 实验简介： 使用DllSimCtrlAPI.ModelLoad接口加载DLL综合模型，通过Python创建闭环仿真模块（等同于CopterSim+飞控），并用Simulink外部控制程序执行轨迹跟踪任务，支持HIL与SIL仿真同样接口。

实验 43：ExtToPX4接口验证实验

📝 实验简介： 验证DLL模型通过ExtToPX4接口向PX4飞控自定义传输16维传感器数据，掌握rfly_ext uORB消息通讯方法

实验 44：DLL综合模型Python外部多机控制

📝 实验简介： 无需启动CopterSim，通过Python程序直接加载多个DLL综合模型，调用CreateVehicle初始化载具，StartAutUpdate开启实时仿真，StartExtCtrl启动外部控制功能，使用Mavlink通信实现4架飞机按圆形轨迹飞行的多机控制实验

实验 45：DLL综合模型Python外部控制

📝 实验简介： 学习通过Python外部程序直接加载DLL综合模型并控制飞行器，掌握ModelLoad接口、CreateVehicle初始化、StartAutUpdate实时仿真及StartExtCtrl外部控制功能的用法，无需启动CopterSim即可执行飞行任务。

实验 46：outCopterData接口数据日志输出验证

📝 实验简介： 学习使用RflySim最大系统模型中的outCopterData接口，通过该接口自定义记录仿真过程中的32维数据，实现对传感器数据或运动状态的记录和分析。

实验 47：CopterSim加载DLL综合模型Python外部控制

📝 实验简介： 使用CopterSim加载DLL综合模型，通过外部Python程序控制飞行任务，学习DLL模型加载与外部控制接口的使用

实验 48：inCopterData飞控状态量输入接口验证

📝 实验简介： 验证RflySim中inCopterData接口（32维double型数据）的使用，包含PX4状态标志位、RC通道信号和rfly_px4自定义消息的输入验证实验

4.5.2 基础使用实验

存放在 4.RflySimModel\1.BasicExps 文件夹中，面向初学者提供全套配套补充教材库。

实验 1：无人载具系统建模基础

📝 实验简介： 介绍无人载具系统建模的基础理论，包括多旋翼、固定翼等载具分类与装配原理，以及统一建模框架、参考坐标系（NED/FRD）和欧拉角等运动状态描述方法。

实验 2：最小模板使用介绍

📝 实验简介： 介绍RflySim平台最小模板进行软/硬件在环仿真的方法，包含电机控制量inPWMs输入和地形数据TerrainIn15d输入，以及HILSensor30d、MavHILGPS、VehileInfo60d三个输出信号，实现最小模型DLL文件生成和无人机仿真测试。

实验 3：最小系统模板多旋翼模型

📝 实验简介： 基于RflySim平台最小模板搭建多旋翼模型，实现最小模型DLL文件生成，完成无人机软件/硬件在环仿真，学习HILSensor、GPS等接口数据通信。

实验 4：固定翼模型控制

📝 实验简介： 基于RflySim工具链的固定翼无人机模型实验，通过PX4实现固定翼无人机的动力学与运动学建模，掌握软硬件在环仿真方法

实验 5：阿克曼底盘无人车模型

📝 实验简介： 基于最小系统模板搭建阿克曼底盘无人车动力学模型，编译生成DLL文件并在PX4官方控制器下进行软硬件在环仿真测试，熟悉平台阿克曼底盘无人车模型的使用。

实验 6：差动无人车模型搭建

📝 实验简介： 基于最小系统模板搭建差动无人车动力学模型，生成DLL文件并在PX4官方控制器下进行软硬件在环仿真，熟悉差速轮运动学约束和载具动力学特性

实验 7：微型固定翼模型建模

📝 实验简介： 理解微型固定翼模型的建模原理，熟悉平台微型固定翼模型的使用，掌握固定翼无人机的六自由度运动特性和PX4混控规则。

4.5.3 进阶开发实验

存放在 4.RflySimModel\2.AdvExps 文件夹中，进一步熟悉部分底层固件生态配置。

实验 1：RflySim最大模板使用

📝 实验简介： 介绍RflySim平台最大系统建模模板的使用方法，包括模型参数配置、12个输入接口、6DOF运动学模块及软硬件在环仿真流程

实验 2：RflySim多旋翼模型控制

📝 实验简介： 学习多旋翼模型碰撞检测与响应功能的实现原理，掌握在RflySim平台最小建模模板基础上扩展输入接口和物理碰撞模块的方法，实现更复杂的多旋翼仿真

实验 3：固定翼模型控制仿真实验

📝 实验简介： 平台固定翼模型进阶仿真实验，包含碰撞检测、航点控制、俯仰角控制、速度/高度/偏航控制等高级功能模块的原理与实现，学习需先掌握最小系统模型和Simulink代码生成基础。

实验 4：垂直起降飞机控制实验

📝 实验简介： 开展垂直起降飞机（VTOL）的软硬件在环仿真实验，包括标准VTOL模型和四旋翼尾座式垂起无人机的SIL/HIL仿真，帮助熟悉垂直起降飞机的仿真流程与使用方法

实验 5：阿克曼底盘无人车控制

📝 实验简介： 学习阿克曼底盘无人车的位置和速度控制，通过Python/Matlab实现软硬件在环仿真

实验 6：差动无人车控制实验

📝 实验简介： 差动无人车软硬件在环仿真实验，通过Python/Matlab实现单辆或多辆无人车的位置和速度控制，包含四种控制方式的仿真练习。

实验 7：高精度拖车模型控制实验

📝 实验简介： 本实验主要学习在Matlab/Simulink中生成精细化无人车/拖车模型的DLL文件，并进行软硬件在环仿真测试，通过设计控制器形成综合模型实现顶层控制。

实验 8：直升机模型仿真实验

📝 实验简介： 直升机模型仿真系列实验，包含软硬件在环仿真、Offboard位置控制和速度控制接口实验，帮助熟悉直升机模型的仿真操作步骤及控制接口使用。

实验 9：差速无人船模型SIL/HIL仿真

📝 实验简介： 通过将差速无人船模型导入RflySim平台进行软硬件在环仿真测试，熟悉平台无人船模型的使用方法，掌握基于PX4的无人船动力学建模和仿真技术。

实验 10：飞翼布局无人机模型验证

📝 实验简介： 在Matlab/Simulink中编译生成飞翼布局无人机的DLL模型文件，并进行软硬件在环仿真测试，熟悉平台飞翼模型的动力学建模和控制特性。

实验 11：多旋翼动力系统辨识实验

📝 实验简介： 学习多旋翼动力系统辨识方法，包括静拉力整合模型、静拉力分解模型和动拉力模型的辨识实验，掌握电机PWM输入至螺旋桨拉力与反扭矩输出的量化关系建模。

实验 12：多旋翼建模与参数辨识

📝 实验简介： 通过风洞实验辨识多旋翼固定姿态飞行时的气动阻力系数，掌握整机建模框架和参数辨识方法

实验 13：MATLAB系统辨识工具箱使用

📝 实验简介： 熟悉MATLAB系统辨识工具箱的使用，了解处理数据的方法以及如何基于数据集进行预测和验证

实验 14：阿克曼底盘无人车Python位置控制

📝 实验简介： 通过Python外部控制接口实现阿克曼底盘无人车的软硬件在环仿真，验证单辆或多辆无人车的位置控制功能，学习RflySim平台通信接口和offboard控制机制。

实验 15：差动无人车Python位置控制

📝 实验简介： 使用Python通过RflySim平台位置控制接口，实现差动无人车的软硬件在环仿真，支持单车或多车位置控制及航路寻迹功能。

实验 16：固定翼飞机模型碰撞检测验证

📝 实验简介： 通过Simulink生成含碰撞检测的固定翼DLL模型，进行软硬件在环仿真测试，熟悉平台固定翼模型的使用

实验 17：直升机模型软硬件在环仿真

📝 实验简介： 通过该实验熟悉RflySim平台架构和直升机模型软硬件在环仿真操作步骤，学习机体坐标系、NED坐标系、运动六自由度及PX4混控机制，完成航线任务和遥控指令的响应验证。

实验 18：MATLAB系统辨识工具箱使用示例

📝 实验简介： 通过空⽓干燥器实验数据，练习导⼊输⼊输出数据、移除均值、截取数据子集，估计FIR、FRD和多项式模型，并进⾏模型验证和置信区间分析，掌握MATLAB系统辨识的基本流程。

实验 19：基于系统模板的四旋翼模型验证

📝 实验简介： 学习将Simulink四旋翼模型编译生成DLL文件，并进行软硬件在环仿真测试，熟悉平台四旋翼模型使用，验证模型运动特性。

实验 20：动力系统测试台组装和使用

📝 实验简介： 学习多旋翼动力系统静拉力测试装置的组装与使用方法，掌握动力测试台设备装调及配套软件工具的使用，能够采集电压、电流、转速、拉力、扭矩、功率等动力系统数据

实验 21：多旋翼动力系统静拉力测量

📝 实验简介： 学习使用动力测试台测试多旋翼动力系统的静拉力模型，掌握PWM输入与螺旋桨拉力和力矩输出的关系测量方法

实验 22：TrailerModelCtrl精细化无人车模型验证

📝 实验简介： 对Simulink编译生成的精细化无人车DLL模型进行软硬件在环仿真测试，熟悉平台精细化无人车模型的使用，掌握SIL/HIL仿真实现。

实验 23：UUV硬件在环仿真实验

📝 实验简介： 通过遥控器对Simulink编译生成的UUV模型进行硬件在环仿真测试，熟悉平台UUV模型的使用及PX4飞控配置，学习SIL/HIL仿真实现机制。

实验 24：VTOL模型控制实验

📝 实验简介： 本实验利用Simulink生成的标准垂直起降飞机DLL模型进行SIL/HIL仿真测试，熟悉其软硬件在环仿真流程，掌握相关实现原理与控制方法。

实验 25：风洞风阻测量与辨识

📝 实验简介： 辨识多旋翼固定姿态飞行过程中的气动阻力系数，通过测量固定飞行姿态（固定迎风面积）时对应的无人机动风阻

实验 26：六旋翼综合模型PID+外部控制

📝 实验简介： 基于MATLAB/Simulink设计六旋翼四串级PID控制器（位置环、速度环、姿态环、角速度环），构建综合仿真闭环，通过外部控制实现位置、速度、偏航角等指令的软件在环验证。

实验 27：四轴八旋翼综合模型验证

📝 实验简介： 基于MATLAB/Simulink设计四轴八旋翼控制器，通过外部控制方法实现位置、速度、偏航角等综合控制验证

实验 28：八旋翼综合模型验证

📝 实验简介： 基于MATLAB/Simulink设计八旋翼四串级PID控制器（位置环、速度环、姿态环、角速度环），通过UDP外部控制实现位置、速度、偏航角指令的SIL仿真验证。

实验 29：复合多旋翼综合模型验证（Simulink外部控制）

📝 实验简介： 通过Matlab/Simulink外部控制方式，验证复合多旋翼综合模型在四旋翼、六旋翼、八旋翼和四轴八旋翼之间的切换功能，学习多旋翼机型动态切换的控制方法。

实验 30：复合多旋翼综合模型验证（Python外部控制）

📝 实验简介： 通过Python外部控制实现复合多旋翼综合模型在四旋翼、六旋翼、八旋翼和四轴八旋翼之间的自由切换与飞行控制，验证多旋翼类型动态切换功能

实验 31：系留无人机模型仿真测试

📝 实验简介： 在RflySim/CopterSim平台上验证无人机通过绳索与地面锚点连接的动力学影响与控制行为，演示如何在不同高度、姿态和张力条件下进行系留无人机仿真，学习带绳索模型DLL在软件/硬件在环仿真中的应用

实验 32：阿克曼底盘无人车位置控制（Simulink）

📝 实验简介： 使用Matlab/Simulink对阿克曼底盘无人车进行位置控制的软/硬件在环仿真实验，学习RflySim平台外部控制接口和多车协同控制方法。

实验 33：差动无人车Simulink位置控制

📝 实验简介： 基于RflySim平台，使用Matlab/Simulink通过外部控制接口实现差动无人车位置控制。软硬件在环仿真模式下，配置多辆无人车沿圆形轨迹运动，学习平台通信接口、运动仿真模型和底层控制器的数据交互机制。

实验 34：固定翼位置控制（Python航点控制）

📝 实验简介： 通过RflySim平台固定翼位置控制接口，在软硬件在环仿真中实现固定翼按期望航点飞行，掌握位置控制原理和轨迹规划方法

实验 35：多旋翼硬件在环扫频辨识实验

📝 实验简介： 通过硬件在环仿真对多旋翼非线性模型进行姿态环扫频实验，辨识roll、pitch和yaw三个通道的传递函数

实验 36：直升机Python位置控制

📝 实验简介： 通过Python编程实现直升机Offboard位置控制，熟悉RflySim平台的位置控制接口，完成直升机画圆轨迹飞行的软/硬件在环仿真验证。

实验 37：多旋翼阻力矩系数及转动惯量测量

📝 实验简介： 通过双线摆法测量无人机转动惯量，利用飞控采集角速度数据辨识简谐振荡衰减系数，获得无人机的阻力矩系数，完成惯量模型的标定

实验 38：含碰撞检测四旋翼模型验证

📝 实验简介： 基于系统模板生成含碰撞检测的四旋翼DLL模型，进行SIL/HIL仿真测试，学习四旋翼六自由度动力学建模及物理碰撞检测模块的使用

实验 39：静拉力整合模型辨识

📝 实验简介： 通过动力测试台实验数据，辨识电机PWM输入至螺旋桨拉力与扭矩的静态量化关系模型

实验 40：四旋翼尾座式垂起无人机软硬件在环仿真

📝 实验简介： 介绍使用RflySim平台四旋翼尾座式垂起无人机进行软硬件在环仿真的方法，通过系统模板验证模型，熟悉PX4飞控配置、混控设置及QGC航迹控制，实现起飞、模式切换、前飞、返航和降落全过程

实验 41：基于PID控制器的无人车综合模型验证

📝 实验简介： 学习使用MATLAB/Simulink设计无人车控制器，构建综合模型并通过UDP外部控制实现位置、速度指令发送，完成无人车运动控制仿真。

实验 42：UUV软件在环仿真实验

📝 实验简介： 使用Simulink文件编译生成的UUV模型，通过软件在环仿真验证基本的路径控制功能，观察UUV在RflySim 3D中的运动效果

实验 43：小型风洞设备使用入门

📝 实验简介： 了解多旋翼动力系统动拉力测试装置的基本功能及小型风洞的构成，掌握风洞结构、数据采集和动力系统测试方法

实验 44：阿克曼底盘无人车Python速度控制

📝 实验简介： 在软硬件在环仿真模式下，通过Python调用RflySim平台的速度控制接口，实现单辆或多辆阿克曼底盘无人车的速度控制，完成圆形轨迹跟踪。

实验 45：差动无人车Python速度控制

📝 实验简介： 软硬件在环仿真模式下，使用Python通过平台速度控制接口实现单辆/多辆无人车的速度控制，学习RflySim外部控制接口的使用方法

实验 46：PID+系统模板四旋翼综合模型验证

📝 实验简介： 在Simulink中构建四旋翼综合模型（含四串级PID控制器与Dll模型），通过外部UDP发送速度控制指令，实现软件在环仿真验证。

实验 47：固定翼模型验证（Python姿态角控制）

📝 实验简介： 通过Python调用RflySim平台固定翼控制接口，控制固定翼以10°俯仰角飞行，学习软硬件在环仿真原理、MAVLink通信接口及外部控制方法的实验

实验 48：直升机Python速度控制

📝 实验简介： 通过Python编程实现直升机Offboard速度控制接口的使用，熟悉软硬件在环仿真机制，完成直升机画圆飞行的控制实验。

实验 49：四旋翼六自由度模型建模

📝 实验简介： 在MATLAB/Simulink中分模块构建四旋翼飞行器的六自由度动力学模型，学习动力单元、控制效率、刚体动力学和运动学模块的建模方法，了解旋翼类无人机的统一建模框架。

实验 50：静拉力分解模型辨识

📝 实验简介： 通过动力测试台实验数据，分别辨识电机PWM-转速静态模型和螺旋桨转速-拉力/扭矩静态模型，掌握动力系统分解建模方法

实验 51：UUV水下VINS融合定位仿真

📝 实验简介： 基于Simulink编译的UUV模型，测试VINS-Fusion算法在水下仿真环境的稳定性与精度，并融合绳索定位系统提升容错能力

实验 52：VTOL飞行器模式切换

📝 实验简介： 研究垂直起降飞行器在多旋翼模式与固定翼模式间的平滑切换技术，掌握基于MAVLink协议的精确飞行轨迹控制方法

实验 53：阿克曼底盘无人车速度控制（Matlab）

📝 实验简介： 使用Matlab/Simulink对多辆阿克曼底盘无人车进行速度控制的软硬件在环仿真实验，学习RflySim平台外部控制接口和通信机制，掌握无人车速度控制方法。

实验 54：差动无人车速度控制（Simulink）

📝 实验简介： 通过Matlab/Simulink实现多辆差动无人车的速度控制软硬件在环仿真，学习RflySim平台的运动仿真模型、外部控制接口及通信机制

实验 55：多旋翼动力系统动拉力测量

📝 实验简介： 通过风洞测试采集多旋翼动力系统的动态拉力数据，建立PWM输入与螺旋桨拉力和力矩输出的关系模型，属于选做实验。

实验 56：六旋翼模型验证与SIL/HIL仿真

📝 实验简介： 基于系统模板构建六旋翼Simulink模型，编译生成DLL文件并进行软硬件在环仿真测试，熟悉平台六旋翼模型的使用方法和动力学特性。

实验 57：动力系统辨识模型验证

📝 实验简介： 通过将螺旋桨静态转速辨识结果替换旋翼建模框架中的动力单元模块，验证电机模型的操控性，以FX450飞机为例进行仿真验证

实验 58：固定翼速度高度偏航控制(Python)

📝 实验简介： 通过Python接口实现固定翼在软硬件在环仿真中的速度、高度和偏航控制，掌握外部控制接��的使用方法

实验 59：差动无人车Python差速控制

📝 实验简介： 基于最小系统模板搭建差动无人车动力学模型，通过Simulink生成DLL进行软件在环仿真，学习差速小车运动学约束和位置控制方法。

实验 60：动拉力辨识实验

📝 实验简介： 通过风洞实验测量不同来流速度下电机-螺旋桨的动力变化，辨识动拉力模型，分析风速对螺旋桨拉力、转速和扭矩的影响规律。

实验 61：四轴八旋翼模型DLL生成及SIL/HIL实验

📝 实验简介： 基于Simulink系统模板构建四轴八旋翼模型，生成DLL文件并进行软硬件在环仿真验证

实验 62：固定翼速度高度偏航Simulink控制

📝 实验简介： 基于MATLAB/Simulink实现固定翼的速度、高度和偏航控制接口，完成软件在环(SITL)和硬件在环(HITL)仿真，使固定翼按期望指令飞行。

实验 63：固定翼综合模型仿真验证（Simulink外部控制）

📝 实验简介： 基于MATLAB/Simulink设计固定翼控制器，将控制器和动力学模型整合形成综合模型，通过UDP外部控制实现固定翼的解锁、起飞、位置和姿态控制，验证L1位置控制器和TECS高度/空速控制器的功能。

实验 64：八旋翼模型验证（DLL生成及SIL/HIL实验）

📝 实验简介： 基于系统模板构建八旋翼Simulink模型，生成DLL文件并进行软硬件在环仿真测试，熟悉平台八旋翼模型的使用及碰撞检测功能

实验 65：固定翼模型适配教程

📝 实验简介： 基于最小系统模板，拷贝文件并设置MATLAB参数，实现固定翼无人机的PX4软硬件在环仿真，学习六自由度动力学和混控配置

实验 66：不同机架多旋翼模型适配教程

📝 实验简介： 基于四旋翼模型通过修改参数适配六旋翼、八旋翼等机型，进行软硬件在环仿真，加深对多旋翼模型的理解

实验 67：基于动力系统辨识的FX 150四旋翼模型验证

📝 实验简介： 对生成的FX 150辨识模型进行软硬件在环仿真测试，熟悉平台FX 150辨识模型的使用。

实验 68：FSJ310飞机动态模型仿真

📝 实验简介： 将Simulink文件编译生成四旋翼DLL模型文件，并进行软硬件在环仿真测试，熟悉平台四旋翼模型的使用及碰撞检测功能

实验 69：FSJ690四旋翼动态模型仿真

📝 实验简介： 通过Simulink编译生成四旋翼DLL模型，实现PX4无人机建模与碰撞检测，完成软硬件在环仿真测试。

实验 70：基于动力系统辨识的FX200四旋翼模型验证

📝 实验简介： 对生成的FX200辨识模型进行软硬件在环仿真测试，熟悉平台FX200辨识模型的使用，掌握模型参数配置与仿真方法。

实验 71：基于动力系统辨识的FX450四旋翼模型验证

📝 实验简介： 对生成的FX450辨识模型进行软硬件在环仿真测试，熟悉平台FX450辨识模型的使用，了解模型参数、接口及仿真流程。

实验 72：CopterSim SIL无人机类型配置

📝 实验简介： 学习在CopterSim软件在环仿真中通过修改Init.m中的ModelParam_uavType变量来选择不同的无人机机型，包括三旋翼、四旋翼、六旋翼和八旋翼的多种布局形式

4.5.4 高阶开发实验

存放在 4.RflySimModel\3.CustExps 文件夹中，面向高阶用户的自定义开发实验。

实验 1：自定义模型高级接口实验

📝 实验简介： RflySim平台高级接口实验合集，包含模型inCtrlExt系列接口、初始位置GPS配置、参数动态修改、故障注入、DLL模型接口、inCopterData和inFromUE输入接口等Matlab和Python使用方法学习

实验 2：高精度直升机模型设计及软硬件在环仿真

📝 实验简介： 使用MATLAB/Simulink生成直升机DLL模型文件，熟悉直升机模型软硬件在环仿真操作步骤，实现航线任务和遥控指令响应。

实验 3：高精度无人船模型设计及验证

📝 实验简介： 将Simulink文件编译生成无人船DLL模型，导入平台进行软硬件在环仿真测试，熟悉平台无人船模型使用方法。

实验 4：UUV模型DLL生成及软硬件在环仿真

📝 实验简介： 在Matlab/Simulink中编译生成UUV无人水下航行器模型DLL，通过遥控器进行硬件在环仿真测试，熟悉平台UUV模型的使用方法和混控配置

实验 5：声音定位实验

📝 实验简介： 基于UE引擎内置功能实现的声音传感器实验，通过UDP接收并保存3D场景中的立体声音频数据，学习HRTF头部相关传递函数原理及音频数据处理流程。

实验 6：光流定位（UE计算）

📝 实验简介： 学习UE中基于真值计算光流和基于OpenCV计算光流两种方法，了解光流传感器实现原理及使用

实验 7：垂直起降飞机模型生成及控制

📝 实验简介： 学习在Matlab/Simulink中生成垂直起降飞机DLL模型文件，并进行软硬件在环仿真测试，掌握VTOL建模与使用

实验 8：精细化无人车模型控制

📝 实验简介： 在Matlab/Simulink中生成精细化无人车DLL模型，并进行软硬件在环仿真测试，验证无人车控制器与DLL模型的综合闭环控制

实验 9：多旋翼综合模型仿真验证系列

📝 实验简介： RflySim综合模型开发及仿真系列例程，包含固定翼、四旋翼、六旋翼、四轴八旋翼、八旋翼等多种机型的综合模型设计和仿真验证，通过MATLAB/Simulink或Python设计控制器并与动力学模型集成实现闭环仿真

实验 10：多旋翼系统辨识模型DLL生成及SIL/HIL实验

📝 实验简介： 在Matlab中将Simulink文件编译生成FX 150/200/450四旋翼辨识模型DLL文件，并进行软硬件在环仿真测试，熟悉平台辨识模型的使用

实验 11：UE蓝图四旋翼综合模型

📝 实验简介： 学习基于UE物理引擎（动力学）+蓝图控制器的四旋翼综合模型使用方法，掌握时间增量、状态切换、推力计算、速度姿态控制等核心逻辑，实现地形和碰撞响应支持

实验 12：UE蓝图车辆模型控制

📝 实验简介： 基于UE4内置WheeledVehicle类开发车辆模型，掌握车辆物理模拟、悬挂、轮胎动力学等原理，实现载具运动控制逻辑，支持地形和碰撞响应

实验 13：UE蓝图固定翼模型

📝 实验简介： 基于UE4内置飞行器模板模拟简化动力学模型，实现RflySim 3D中固定翼飞机的基础运动控制与操控实验

实验 14：FaultInParam动态修改参数验证实验

📝 实验简介： 通过PX4ExtMsgSender.slx模型动态修改FaultInParams参数，使电机输出为零，观察四旋翼坠地效果，学习平台系统模型参数动态修改的原理与过程。

实验 15：固定翼综合模型设计及仿真验证

📝 实验简介： 基于MATLAB/Simulink设计固定翼控制器，构建综合仿真闭环，实现L1和TECS控制器，完成起飞、返航、降落及Offboard位置/姿态控制功能

实验 16：电机故障注入测试

📝 实验简介： 通过平台故障注入接口给飞行中的飞机注入电机故障，实现飞机故障坠毁的仿真测试。学习使用Python脚本配合PX4MavCtrlV4.py库通过UDP端口发送故障指令，掌握RflySim平台的故障注入机制。

实验 17：RflySim inCtrlExt接口Matlab使用

📝 实验简介： 通过MulticopterNoCtrl.slx模型演示inCtrlExt系列28维输入接口的Matlab配置方法，实现软件在环仿真中通过修改3DType参数动态改变RflySim 3D显示机型

实验 18：PX4状态标志位实验

📝 实验简介： 通过垂起无人机仿真，利用inCopterData接口读取并验证PX4的VTOL_STATE状态标志，帮助学习者掌握该接口的使用方法。

实验 19：系留无人机建模与仿真

📝 实验简介： 在RflySim平台上验证无人机系留绳索的动力学影响，演示Simulink模型生成DLL并进行软件/硬件在环仿真

实验 20：TrailerModelCtrl精细化无人车模型设计及验证

📝 实验简介： 学习在Matlab中将Simulink文件编译生成精细化无人车DLL模型文件，并进行软硬件在环仿真测试，熟悉平台精细化无人车模型的使用。

实验 21：VTOL模型控制

📝 实验简介： 基于系统模板设计高精度标准垂直起降飞机模型，在Matlab中将Simulink文件编译生成DLL，并进行SIL/HIL仿真测试，掌握垂直起降飞机建模与验证方法。

实验 22：CSV注入InitInParams参数动态修改

📝 实验简介： 通过csv文件注入方法动态修改FaultParamAPI.InitInParams参数，实现仿真中模型初始状态（位置、速度等）的灵活更改，让用户熟悉文件注入这种参数动态修改方式。

实验 23：inFromUE输入接口实验

📝 实验简介： 演示RflySim 3D引擎的inFromUE输入接口（32维double型数据）连接UE场景输出的交互方法，学习修改Simulink模型、编译生成DLL及与UE场景进行数据通信的完整流程。

实验 24：Matlab故障参数接口实验

📝 实验简介： 介绍通过Matlab向RflySim平台DLL模型的FaultParamAPI.FaultInParams接口传入32维故障参数，实现四旋翼电机停转坠地故障模拟的实验方法。

实验 25：inCtrlExt接口Python控制实验

📝 实验简介： 通过Python的DLLSimCtrlAPI库向RflySim平台发送28维inCtrlExt系列接口数据，动态修改3DType参数实现软件在环仿真中机型实时变换

实验 26：四旋翼综合模型设计及仿真

📝 实验简介： 基于MATLAB/Simulink设计四旋翼控制器，实现位置、速度、姿态和角速度四串级PID控制，通过MAVLink Offboard模式进行顶层控制仿真。

实验 27：双旋翼垂尾模型设计及验证

📝 实验简介： 该实验通过例程熟悉双旋翼垂尾模型的使用及软硬件在环仿真步骤，学习载具动力学特性、力合成、六自由度分解及控制通道映射等关键知识点，完成DLL生成及SIL/HIL实验验证。

实验 28：PID+系统模板精细化无人车综合模型仿真验证

📝 实验简介： 学习在Simulink中设计无人车综合模型，通过外部控制实现顶层控制，掌握DLL生成、UDP通信及inFromUE接口使用方法。

实验 29：FaultParamAPI.InitInParams 参数动态修改

📝 实验简介： 通过Python动态修改模型中的FaultParamAPI.InitInParams参数，实现仿真中载具初始状态（位置、速度等）的更改，让用户熟悉Python程序动态修改模型参数的方法。

实验 30：动态参数修改接口实验

📝 实验简介： 介绍RflySim平台DLL模型的动态参数输入接口FaultParamAPI.DynModiParams，通过Python的sendDynModiParams()函数实现仿真过程中参数的动态修改和3D模型切换功能。

实验 31：六旋翼综合模型设计及仿真验证

📝 实验简介： 基于MATLAB/Simulink设计六旋翼控制器，将控制器和动力学模型集成构建综合仿真模型，实现Offboard位置和姿态控制，涵盖起飞、降落、返航等任务。

实验 32：Matlab接口FaultParamAPI参数初始化

📝 实验简介： 介绍如何通过Matlab方式向RflySim平台DLL模型的FaultParamAPI.InitInParams接口传入32维参数，实现3D显示模型切换（从四旋翼变为固定翼）。

实验 33：Dll模型接口FaultParamAPI.InitInParams Python接口实验

📝 实验简介： 本实验介绍如何通过调用DllSimCtrlAPI.py库中的sendInitInParams()函数向FaultParamAPI.InitInParams接口传入数据，实现RflySim 3D中载具显示模型的切换。

实验 34：Dll模型接口FaultParamAPI.FaultInParams Python接口实验

📝 实验简介： 本实验介绍如何通过调用DllSimCtrlAPI.py库中的sendModelInParams()函数向FaultParamAPI.FaultInParams接口传入数据，实现四旋翼无人机故障注入仿真，学习Python接口与DLL模型的交互。

实验 35：VTOL垂直起降飞机模型设计与验证

📝 实验简介： 在Matlab/Simulink中基于系统模板构建垂直起降飞机模型，编译生成DLL文件，并进行软硬件在环仿真测试，掌握VTOL飞机的建模与使用方法。

实验 36：八旋翼综合模型Offboard控制

📝 实验简介： 基于MATLAB/Simulink设计四轴八旋翼控制器，构建综合仿真闭环，实现位置/姿态等Offboard控制功能

实验 37：四旋翼垂尾模型设计验证

📝 实验简介： 基于系统模板的高精度四旋翼垂尾模型设计验证，学习四旋翼垂尾模型的六自由度运动分析、力矩计算、混控映射及代码生成，掌握软硬件在环仿真流程

实验 38：八旋翼综合模型设计及仿真

📝 实验简介： 基于MATLAB/Simulink设计八旋翼控制器，构建综合仿真闭环，实现姿态控制、定点功能及Offboard模式，验证四串级PID控制器性能。

实验 39：RflySim模型参数实时修改

📝 实验简介： 通过FaultParamAPI系列接口，实现对Simulink代码生成的dll动力学模型参数进行实时修改和故障注入的实验

实验 40：复合多旋翼模型切换仿真

📝 实验简介： 实现支持四旋翼、六旋翼、八旋翼和四轴八旋翼四种机型切换的综合模型，通过Matlab/Simulink外部控制发送UDP指令实现多旋翼类型动态切换与仿真验证

实验 41：复合型多旋翼综合模型设计及仿真验证

📝 实验简介： 通过Python外部控制实现四旋翼、六旋翼、八旋翼和四轴八旋翼四种多旋翼模型的动态切换仿真，支持起飞悬停、位置控制及飞行中模型切换验证。

实验 42：SimScape四旋翼综合模型仿真

📝 实验简介： 通过SimScape图形化建模方法构建四旋翼无人机综合模型，掌握模型编译与DLL生成流程，并在RflySim平台运行仿真

实验 43：FSJ150辨识模型DLL生成及SIL/HIL实验

📝 实验简介： 在Matlab中将Simulink文件编译生成FSJ150辨识模型的DLL文件，并进行软件在环（SIL）和硬件在环（HIL）仿真测试，熟悉该辨识模型的使用。

实验 44：FSJ200辨识模型DLL生成及SIL/HIL实验

📝 实验简介： 在Matlab/Simulink中编译生成FSJ200四旋翼辨识模型DLL文件，并进行软件在环(SIL)和硬件在环(HIL)仿真测试，熟悉平台辨识模型的使用方法。

实验 45：FX150四旋翼系统辨识模型DLL生成及SIL/HIL实验

📝 实验简介： 在Matlab/Simulink中编译生成FX150四旋翼辨识模型DLL文件，并进行软硬件在环仿真测试，熟悉平台辨识模型的使用方法和参数配置。

实验 46：FX200四旋翼系统辨识模型DLL生成及SIL/HIL实验

📝 实验简介： 在Matlab中将Simulink文件编译生成FX200辨识模型的DLL文件，并进行软硬件在环仿真测试，熟悉平台FX200辨识模型的使用。

实验 47：FX450四旋翼系统辨识模型DLL生成及SIL/HIL实验

📝 实验简介： 学习在Matlab中将Simulink文件编译生成FX450辨识模型的DLL文件，并进行软硬件在环仿真测试，熟悉平台FX450辨识模型的使用。

实验 48：Bat脚本设置初始位置和GPS原点

📝 实验简介： 通过BAT脚本配置载具初始位置（北东地xy坐标或GPS经纬度）和GPS参考原点，实现SITL/HITL仿真中GPS坐标系的精确设置。