固定翼飞机六自由度模型Simulink建模包括环境模块飞机动力学模块动力系统模块和运动学求解模块。 使用MATLAB2016a创建图1为总体框架图2和3为输入和输出变量。 包含源码。 有四个飞机说明文件和使用说明环境模块里藏着个实时天气系统不信你看这段风速模型function [wind_N,wind_E,wind_D] wind_model(h) % 高度在500米以下时风速梯度变化 if h 500 wind_N 5*(h/500); wind_E -3*(h/500); else wind_N 5; wind_E -3; end wind_D 0.2*sin(now*3600); % 给点垂直方向扰动 end这个高度相关的风速模型贼有意思垂直方向还加了时间函数制造的扰动模拟真实气流效果。注意now函数取的是系统时间意味着每次仿真都会有不同扰动模式。动力系统模块里有段推进器代码堪称灵魂Thrust (eta * P_max * throttle) / (1 exp(-0.1*(V-airstream)));这个sigmoid函数把空速和油门的关系处理得非常巧妙既保证了推力不会突变又实现了速度对推力的衰减效应。参数eta调节传动效率时建议从0.85开始调试。运动学模块的欧拉角转换是重头戏看这段方向余弦矩阵实现function DCM euler2dcm(phi,theta,psi) % 别用这个函数做实时飞行控制 DCM [cos(psi)*cos(theta), ... cos(psi)*sin(theta)*sin(phi)-sin(psi)*cos(phi), ... cos(psi)*sin(theta)*cos(phi)sin(psi)*sin(phi); sin(psi)*cos(theta), ... sin(psi)*sin(theta)*sin(phi)cos(psi)*cos(phi), ... sin(psi)*sin(theta)*cos(phi)-cos(psi)*sin(phi); -sin(theta), cos(theta)*sin(phi), cos(theta)*cos(phi)]; end注意注释里的警告——这个经典实现存在奇点问题当俯仰角接近90度时会抽风。好在固定翼飞机通常不会做大仰角机动所以暂时够用。真要较真的话得上四元数了。固定翼飞机六自由度模型Simulink建模包括环境模块飞机动力学模块动力系统模块和运动学求解模块。 使用MATLAB2016a创建图1为总体框架图2和3为输入和输出变量。 包含源码。 有四个飞机说明文件和使用说明动力学模块里藏着气动系数的大杂烩Cx Cx_alpha*alpha Cx_q*(q*c)/(2*V) Cx_deltaE*deltaE;这串多项式看着简单但每个系数表都要对应风洞数据。建议先用线性系数快速验证模型等框架跑通再上非线性数据库。记得攻角alpha的单位要统一这里用的是弧度值。整套模型在2016a环境里跑得挺稳但要注意新版MATLAB可能会报某些过时函数警告。输入输出接口设计得很贴心比如控制量输入直接映射到操纵杆数据结构状态量输出打包成FlightGear兼容格式方便直接做可视化。四个说明文档里有个TrimProcedure.pdf必须细读——配平不当的话飞机刚起飞就会像醉汉一样乱窜。有个隐藏技巧先在地面把油门推到65%然后用PID调节器自动找平衡点比手动调参效率高十倍。源码里埋了个彩蛋在Aerodynamics模块的注释区能找到开发者留下的《九层妖塔》电影台词估计是debug到崩溃时的行为艺术。这个模型虽然不算军工级精度但拿来练手六自由度建模或者做飞控算法原型开发绝对够你折腾几个通宵的。