Airnamics发展无人机近距离的拍摄与基于模型的系统设计

挑战

设计和开发一个无人机近距离空中拍摄相机运动系统

使用基于模型的设计与MATLAB和Simulink加快设计、调试和实现车辆的飞万博1manbetx行线控和飞行管理系统软件

“基于模型的设计我们三个工程师团队发现超过95%的控制软件bug在第一次飞行。我们使用测试飞行增加仿真软件模型的保真度和隔离剩余缺陷与精度高。万博1manbetx结果是一个更安全、更可靠和高质量的产品。”
Marko泰勒,Airnamics

Airnamics创始人Marko泰勒和Zoran BjelićR5首飞后塞利维亚开始其短暂的原型。

Airnamics R5无人机系统(UAS)为摄影师提供了一个近距离空中拍摄相机运动系统。最高时速130公里/小时(80英里/小时),相机载荷8公斤(18磅),和一个GPS系统准确在25毫米(1英寸),R5旨在提供前所未有的水平的性能、安全性和易用性。

R5 Airnamics加速发展的飞行线控系统(FBW)控制器和飞行管理系统(FMS)通过使用基于模型的设计与MATLAB^®和仿真软万博1manbetx件^®。

“在飞行控制系统的性能,可靠性和安全性是主要问题,”马克泰勒博士说,在Airnamics首席执行官和首席技术官。“你不能走捷径,因为如果你这样做,你最终会崩溃。基于模型的设计我们能够通过模拟测试整个系统。因此,我们不仅加速控制算法的开发和调试,我们还生产高质量代码没有昂贵的原型或长的开发周期。”

Airnamics开发团队由三个工程师。最初团队依靠手写的C代码。经过几个月的发展,他们认为这种方法是缓慢而低效的。他们缺乏一个简单的方法来运行高保真模拟使用手写代码,使调试和质量保证活动困难。由于可靠性和安全问题,公司寻找一种新方法。

工程师们想R5飞机模型及其控制系统和运行模拟来验证和优化控制算法。他们也想快速原型控制器通过生成代码模型和实时机器上运行的代码。最终,他们的目标是完成生产版本的软件,可以通过航空当局认证的实际操作。

Airnamics采用基于模型的设计与MATLAB和Simulink电传飞控和FMS加快发展软件R5 UA万博1manbetxS。

而泰勒已经大量使用MATLAB和Simulink的经验,他的两个同事只有经验有限。万博1manbetx他们很快就走到速度和使用在线研讨会的例子在mathworks.com和咨询MathWorks应用工程师。

使用仿真软件和基本组件航空万博1manbetxBlockset™, R5的团队创建了一个植物模型飞机,包括机身、八个发动机和螺旋桨,三个惯性测量单元(冗余和更好的陀螺头稳定性能),激光测距仪和其他传感器。

使用仿真软件万博1manbetx和控制系统工具箱™他们创造了一个控制模型,包括一个态度和运动控制算法和状态估计的扩展卡尔曼滤波器。

他们跑的闭环仿真控制模型和植物模型来验证控制器的功能。随着设计的深入,他们模拟传感器故障、电机故障、阵风等场景。

在模拟过程中,团队使用仿真软件3 d动画™可视化的动态系统行为R5飞机。万博1manbetx

在准备飞行测试,他们使用仿真软件编码器™从控制器模型生成代码,编译和部署到一个定制开发万博1manbetx的车载电脑的英特尔^®原子™处理器运行仿真软件实时™。万博1manbetx

飞行测试之后,研究小组分析了飞行记录器MATLAB中的数据,并使用结果提炼植物模型和优化控制器。在某些情况下,团队加速开发迭代更新模型和生成新的代码之间的航班。

Airnamics目前敲定R5设计和准备认证。该公司现在提供了一个“无人飞行系统”开发服务客户涵盖了从概念设计到定制的无人机系统的连续生产。

上市时间缩短到一个数量级。“从头开始开发一个新的无人机系统的时候,我们发现,对于像我们这样的一个小团队,基于模型的设计可以减少投放市场的时间和开发成本一个数量级与传统的开发方法与手工编码相比,”泰勒说。

试飞异常尽快解决。“一阵强风在飞行测试导致R5的意想不到的行为控制系统,”泰勒说。“我们使用了飞行记录器数据和模型来确定阵风的方向和强度,分析控制算法的响应,万博1manbetx并尽快确定算法的一部分,不是表现最优。”

调试时间从周减少到小时。与基于模型的设计我们有能力理解和复制错误仅在模拟而不是依靠飞行测试,”泰勒指出。”因此,在几小时内我们可以找到并修复bug,以前需要数周才能解决。”

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