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쿼드콥터의 물리적 특성

R2026b

이 개략도는 다음과 같은 쿼드콥터의 물리적 특성을 보여줍니다.

  • 좌표축

  • 질량과 관성

  • 로터

Quadcopter body with coordinate system

좌표축

쿼드콥터 바디 축은 중력 중심에 위치합니다.

  • X-축 — X-축은 드론의 전방에서 후방으로 향하는 드론의 종방향 축을 나타냅니다. X-축을 따라 이동하는 것은 드론을 앞뒤로 움직이는 것을 의미하며, X축을 중심으로 한 이동은 롤링 운동을 의미합니다.

  • Y-축 — Y-축을 따라 이동하는 것은 드론을 좌우로 이동시키는 것을 의미하며, Y축을 중심으로 한 이동은 피칭 운동을 의미합니다.

  • Z-축 — Z-축을 따라 이동하는 것은 상승 또는 하강을 의미하며, Z축을 중심으로 회전하는 것은 방향을 바꾸는 요(yaw) 운동을 의미합니다.

이러한 축은 3차원 공간에서 드론의 움직임과 방향을 이해하고 제어하는 데 중요합니다. 이러한 기능은 드론 제어, 항법 및 안정화에 필수적입니다.

질량과 관성

전체 바디가 균일한 밀도를 가진 강체처럼 작용한다고 가정합니다. vehicleVars 파일에는 관성과 질량 값이 포함되어 있습니다.

로터

Parrot® 쿼드콥터 미니드론 바디는 일반적으로 프로펠러라고도 불리는 4개의 로터로 구성됩니다. 이러한 로터는 드론이 비행하는 데 필요한 양력을 생성하는 역할을 합니다. Parrot 미니드론을 포함한 대부분의 쿼드콥터에서 로터는 교차 패턴으로 구성되어 있으며, 두 개의 로터는 시계 방향으로 회전하고 다른 두 개는 시계 반대 방향으로 회전합니다.

이러한 구성은 반대 회전이 회전 토크를 상쇄하여 비행 중 드론이 수평을 유지하도록 보장함으로써 안정성과 제어력을 제공합니다. 또한, 각 로터의 속도를 독립적으로 제어하여 드론의 고도, 피치, 롤, 요를 변경할 수 있습니다.

로터 시스템은 드론 설계의 중요한 컴포넌트입니다. 로터 시스템은 기동성, 안정성, 전반적인 비행 성능에 중요한 요소입니다.

  • 로터 1은 z축에 대해 양의 방향으로 회전합니다. 이 로터는 xy평면에 평행하게 위치하고, x축으로부터 -45도 떨어져 있습니다.

  • 로터 2는 바디의 z축을 기준으로 음의 방향으로 회전합니다. 이 로터는 xy평면에 평행하게 위치하고, x축으로부터 45도 떨어져 있습니다.

  • 로터 3의 회전 방향은 로터 1과 같습니다. 이 로터는 xy평면에 평행하게 위치하고, x축으로부터 135도 떨어져 있습니다.

  • 로터 4의 회전 방향은 로터 2와 같습니다. 이 로터는 xy평면에 평행하게 위치하고, x축으로부터 -135도 떨어져 있습니다.

이 예제에서는 Aerospace Blockset™ 내의 Multirotor 블록을 사용합니다. 이 블록은 Prouty가 정의한 방식을 기반으로 하며, Pounds, Mahony, Corke 에 의해 중량물 운반용 쿼드콥터에 적용되도록 개량되었습니다.

명령 서브시스템

다음 옵션 중 하나를 사용하여 쿼드콥터에 입력을 전달하십시오:

  • 신호 편집기: Signal Editor 블록을 사용하여 기준 위치 및 방향 참조 입력을 제공하십시오. 신호 편집기를 사용하여 입력을 제공하려면 VSS_COMMAND를 0으로 설정하십시오.

  • 조이스틱: 참조 방향 명령을 내리기 위해 입력 장치로 조종사 조이스틱을 사용하십시오. 파일럿 조이스틱을 통해 입력을 하려면 VSS_COMMAND를 1로 설정하십시오.

  • Trajectory Generator: Trajectory Generator 라이브 작업을 사용하여 필요한 연속선(polyline) 궤적을 생성하십시오. 이 변형은 프로젝트의 utilities 폴더에 있는 generateTraj.m 파일을 사용하여 원하는 맵을 불러오고, 원하는 궤적을 생성합니다. 입력값을 생성하기 위해 Trajectory Generator를 사용하려면 VSS_COMMAND를 2로 설정하십시오.

라이브 편집기에서 다중 비행체 시뮬레이션에 사용될 하나 이상의 표준 사전 정의 궤적에 대한 기준 신호를 생성하려면 Trajectory Generator 기능을 사용하십시오. 자세한 내용은 항목을 참조하십시오.

작업 공간에서 VSS_COMMAND 변수를 사용하여 적절한 선택을 하십시오. 이 서브시스템은 제어 시스템에 대한 참조 명령 신호를 생성합니다.

참고 문헌

[1] Pounds, P., R. Mahony, and P. Corke. "Modelling and Control of a Large Quadrotor Robot." Control Engineering Practice 18, no. 7 (2010): 691–99. https://doi.org/10.1016/j.conengprac.2010.02.008.

참고 항목

Rotors | Multirotor | 6DOF (Quaternion) | 6DOF (Euler Angles) | World Magnetic Model | COESA Atmosphere Model | WGS84 Gravity Model | |

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