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RflySim Model-仿真模型相关模块库

RflySim Model 库提供了一套完整的无人机仿真建模工具，包括六自由度动力学模型、电机模型、力模型、地面模型以及多种通信接口模块，支持从单无人机到多无人机的全场景仿真。

模块列表

动力学模型

模块 功能描述
6DOF 六自由度刚体动力学模型，计算无人机位置、速度、姿态、角速度等运动状态
Copter Force Model 多旋翼气动力模型，计算旋翼产生的拉力、扭矩和阻力
Copter Motor Model 多旋翼电机模型，模拟电机动态响应和转速特性
Ground Model 地面交互模型，模拟起落架与地面的接触力和摩擦力

通信接口

模块 功能描述
UDP 20100 PX4SIL Recv PX4SIL UDP 数据接收接口，接收端口 20100 的 PX4 仿真数据
UDP 30100 TrueSim Recv TrueSim UDP 数据接收接口，接收端口 30100 的高精度仿真数据
UDP 40100 RflyPX4 Recv RflyPX4 UDP 数据接收接口，接收端口 40100 的 RflySim PX4 数据
PX4SIL IntFloat Send PX4SIL 整型/浮点数据发送接口，向 PX4 发送整型和浮点型控制数据
PX4 Fault Params Send PX4 故障参数发送接口，向飞控发送故障注入参数

输出接口

模块 功能描述
3D Output 三维可视化输出接口，向 RflySim3D 发送位置和姿态数据
Sensor Output 传感器数据输出接口，输出各类传感器的模拟数据

使用场景

单机仿真

  • 动力学建模：使用 6DOF 模块搭建无人机刚体动力学模型
  • 电机建模：配合 Copter Motor Model 和 Copter Force Model 构建完整的多旋翼动力系统
  • 地面交互：使用 Ground Model 模拟起落架与地面的接触

硬件在环仿真

  • PX4SIL 接口：使用 UDP 20100/30100/40100 接收模块与 CopterSim 通信
  • 控制数据发送：使用 PX4SIL IntFloat Send 向飞控发送控制指令
  • 三维可视化：使用 3D Output 将仿真数据发送到 RflySim3D 显示

故障注入仿真

  • 故障参数发送：使用 PX4 Fault Params Send 向飞控注入各类故障参数
  • 传感器故障：通过 Sensor Output 模拟传感器故障数据

使用注意事项

动力学建模

  1. 参数准确性：6DOF 模块的质量、转动惯量等参数需要与实际无人机匹配，否则仿真结果会失真
  2. 坐标系约定：模块使用 NED（北东下）坐标系和机体坐标系，输入输出数据需符合该约定
  3. 初始条件：设置合理的初始位置、速度、姿态，避免初始状态冲突导致仿真发散
  4. 数值稳定性：仿真步长不宜过大，建议固定步长不超过 1ms，保证数值积分稳定性

通信接口

  1. 端口配置：UDP 接收/发送模块的端口号需与 CopterSim 配置匹配，避免通信失败
  2. 网络设置：确保防火墙允许相应端口的 UDP 通信，特别是多机仿真场景
  3. 数据同步：通信模块的采样时间需与 Simulink 模型步长一致，避免数据错位
  4. 超时处理：接收模块需设置合理的超时机制，防止因通信中断导致仿真卡死

故障注入

  1. 参数范围：故障参数需在合理范围内，过大或过小的值可能导致仿真崩溃
  2. 故障时机：合理选择故障注入时机，避免在关键控制阶段注入严重故障
  3. 恢复机制：设计故障恢复逻辑，测试系统的容错能力和自恢复能力
  4. 安全边界：设置仿真安全边界，当状态超出安全范围时自动终止仿真

相关资源

注意：本文档为 RflySim Model 库的索引文档。各模块的详细使用说明请参考对应模块的独立文档页面。