CopterMotorModel 模块文档¶
所属工具箱：RflySim Model
简介¶
一句话描述：模拟多旋翼无人机电机对输入控制信号的动态响应，输出标准化的电机转速信号。
该模块属于RflySim Model接口库，是多旋翼无人机动力学仿真中执行器层的核心建模模块，用于在Simulink环境下复现真实多旋翼电机从油门控制输入到实际转速输出的一阶响应特性，支持最多8轴多旋翼无人机的电机建模。模块可根据输入的16维执行器控制量，结合配置的油门-转速转换参数与一阶惯性响应参数，输出单位分别为rad/s和转/分的8路电机转速信号。
该模块通常与PX4固件仿真模型、多旋翼动力学模型配合使用，输出的电机转速信号可直接传输给CopterSim动力学求解引擎，也可通过RflySim3D接口传递给Unity可视化环境，驱动3D场景中多旋翼机臂、桨叶的转动动画，实现从PX4控制输出到无人机运动仿真、三维可视化的完整工具链闭环。
端口说明¶
输入端口（Inputs）¶
| 端口名 | 数据类型 | 维度 | 说明 |
|---|---|---|---|
pwm |
double |
1×16 |
执行器控制量输入 |
输出端口（Outputs）¶
| 端口名 | 数据类型 | 维度 | 说明 |
|---|---|---|---|
ActuatorToUE |
double |
1×8 |
8个电机转速输出，单位为转/分，用于传给仿真可视化引擎 |
MotorRads |
double |
1×8 |
8个电机转速输出，单位为rad/s，用于后续动力学计算 |
参数配置（Parameters）¶
双击模块打开的 Mask 对话框中可配置以下参数：
| 参数名 | 类型 | 默认值 | 可选值/范围 | 说明 |
|---|---|---|---|---|
Param_motorWb |
double |
无 | >0 |
油门到转速拟合曲线的零点偏置，单位rad/s |
Param_motorCr |
double |
无 | >0 |
油门到转速拟合曲线的斜率 |
Param_motorT |
double |
无 | >0 |
电机一阶响应的时间常数 |
ModelParam_motorMinThr |
double |
0.05 |
0~1 |
最小油门阈值，低于该值时电机切断输出 |
参数设置说明¶
Param_motorWb¶
该参数是电机油门输入到电机转速线性拟合关系的截距项，拟合关系为：\(\omega = \text{Param_motorCr} \times thr + \text{Param_motorWb}\)，其中\(thr\)为归一化油门输入，\(\omega\)为电机稳态转速，单位rad/s。
Param_motorCr¶
该参数是电机油门输入到电机转速线性拟合关系的斜率项，代表单位油门输入变化对应的电机转速变化量。
Param_motorT¶
本模块采用一阶惯性环节模拟电机动态响应，该参数为一阶环节的时间常数，值越小代表电机响应速度越快。
ModelParam_motorMinThr¶
当输入油门低于该阈值时，模块输出电机转速为0，模拟飞控切断电机输出的实际特性，默认值为0.05。
模块特性（Block Characteristics）¶
| 特性项 | 值 |
|---|---|
| 支持的数据类型 | double、single |
| 直接馈通（Direct Feedthrough） | 否 |
| 采样时间 | 继承 |
| 代码生成支持 | 否 |
数据通信协议¶
本模块不涉及网络通信。
相关模块¶
| 模块名 | 说明 |
|---|---|
FixedWingPropulsionModel |
模拟固定翼飞机的动力系统响应 |
VehicleDynamicsCopter |
实现多旋翼无人机的刚体飞行动力学计算 |
MixMultirotor |
实现多旋翼无人机的控制分配混控 |
注意事项与常见问题¶
- 初始化顺序：该模块需配合RflySim平台的仿真初始化流程使用，必须在完成RflySim的任务初始化与固件链路配置后再启动仿真，否则电机转速输出会出现初始值异常偏差。
- 输入维度匹配：该模块设计支持最多8轴多旋翼，输入
pwm为固定16维向量，前8维对应8个电机的控制油门，若使用少于8轴的多旋翼机型，需将剩余未使用电机的输入通道置0，不可留空或输入无效值，否则会导致输出转速异常。 - 最小油门逻辑：当输入油门值小于
ModelParam_motorMinThr设定的阈值时，模块会切断电机输出转速为0，若需要维持电机怠速旋转，请根据实际机型需求调低该参数的阈值。 - 单位转换说明：模块两个输出转速单位不同，
MotorRads输出单位为rad/s，ActuatorToUE输出单位为转/分，对接后续动力学模块或可视化接口时需选择对应单位的输出端口，避免单位不匹配导致仿真异常。 - 参数物理意义匹配：
Param_motorWb为油门输入0时的电机基础转速，Param_motorCr为油门对转速的增益，参数配置需要和实际使用的电机电调参数匹配，若参数偏差过大，会导致多旋翼整体推力计算错误，出现仿真中飞行器炸机偏移的问题。 - 一阶惯性响应特性：该模块通过一阶惯性环节模拟电机转速响应，时间常数
Param_motorT对应电机的响应速度，若设置为0会退化为理想无延迟模型，数值过大则会导致电机响应过慢，引发仿真闭环控制不稳定。
更新日志¶
v4.0.0(2023-01-01): 初始版本发布，支持多旋翼电机响应模拟，提供标准油门-转速曲线和一阶惯性响应建模，支持最大8轴多旋翼电机输出。