結合多體動力學與系統控制的聯合模擬應用無人機分析案例

Altair MotionSolve & Altair Activate 成功案例

四旋翼無人機模型使用2套相同的固定螺距螺旋槳（2個順時針和2個逆時針）來控制升力和扭矩，通過改變一個或多個旋翼盤的旋轉速度來實現對無人機運動的控制，從而改變其推力或升力特性。

在 Altair MotionSolve 中進行多體動力學模擬，並通過導入 Activate 創建的控制器的FMU模組，來輕鬆實現四旋翼無人機模型的運動控制聯合模擬。

橫向螺旋槳（左和右）控制飛行器的側傾，縱向螺旋槳（前和後）控制飛行器的俯仰。

下圖中的旋翼信號差異決定了飛行器的運動姿態。

模擬建模流程

導入幾何體並添加物體之間的連接關係。
添加4個驅動定義轉子旋轉的運動
添加空氣動力，包括風擾動力和推力，推力取決於轉子的旋轉。

Fz=Tf*Wz²

其中：Fz = 推力，Tf = 推力係數（考慮到螺旋槳的幾何形狀、空氣密度和旋轉面積而定義，在此分析中Tf=2.1998e-5），Wz = 螺旋槳的角速度。

添加角度、位移和速度的輸出
導入控制系統模型FMU文件
編輯FMU中的輸入輸出信息。FMU的輸入是無人機的角度、位移和速度，輸出是每個轉子的螺旋槳旋轉速度。
將FMU中的輸出信號作為輸入添加到螺旋槳的運動中。
運行模擬。

模擬結果

分析結果動畫

無人機運動姿態變化曲線

無人機質心坐標變化曲線

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