uav-fdm 0.2.1

A UAV FDM model for sim

uav_fdm 无人机动力学模型

概述

本项目将matlab代码生成的三自由度飞行动力学模型C++类通过SWIG进行包装，并通过pip发布。

编译安装

本地编译

python setup.py build_ext --inplace

安装编译

python setup.py install --user

pip安装

pip install uav-fdm

接口说明

模块名称为uav_fdm; 其中的类名称为uav_fdm。

初始化

类的初始化函数为uav_fdm.uav_fdm(x0, y0, alt0, gs0, gamma0, psi0, phi0)

参数	说明	单位
x0	初始x	m
y0	初始y	m
alt0	初始高度	m
gs0	初始地速	m/s
gamma0	初始航迹倾角	rad
psi0	初始真航向	rad
phi0	初始滚转角	rad

仿真步进

类的仿真步进函数为[t, x, y, alt, v_n, v_e, hdot, phi, psi_t, gamma, gs, tas] = uav1.update(dt, tas_c, hdot_c, psi_c, w_n, w_e)

输入参数	说明	单位
dt	步进时间（为0.05s整倍数）	s
tas_c	真空速指令	m/s
hdot_c	升降速率指令	m/s
psi_c	航向角指令	rad
w_n	北风速度	m/s
w_e	东风速度	m/s

输出变量	说明	单位
t	时间	s
x	x	m
y	y	m
alt	高度	m
v_n	北向速度	m/s
v_e	东向速度	m/s
hdot	天向速度	m/s
phi	滚转角	rad
psi_t	真航向角(-pi~pi)	rad
gamma	航迹倾角	rad
gs	地速	m/s
tas	真空速	m/s

指令限制

• 飞行真空速指令限制14~24m/s
• 升级速率指令限制-3~3m/s
• 偏航角指令限制-pi~pi rad

使用示例

import uav_fdm

if __name__ == '__main__':
    x0 = 23  # 初始x（m）
    y0 = 110  # 初始y（m）
    alt0 = 130  # 初始高度（m）
    gs0 = 22  # 初始地速（m/s）
    gamma0 = 0  # 初始航迹倾角（rad）
    psi0 = 3.14  # 初始真航向（rad）
    phi0 = 0  # 初始滚转角（rad）

    # 初始化uav1
    uav1 = uav_fdm.uav_fdm(x0, y0, alt0, gs0, gamma0, psi0, phi0)

    # 进行5秒平飞仿真
    tas_c = 22  # 真空速指令(m/s)
    hdot_c = 0  # 升降速率指令(m/s)
    psi_c = 3.14  # 航向角指令(rad)
    w_n = 0  # 北风速度(m/s)
    w_e = 0  # 东风速度(m/s)
    t = 0
    dt = 1  # 按1秒推进
    while t < 5:
        [t, x, y, alt, v_n, v_e, hdot, phi, psi_t, gamma, gs, tas] = uav1.update(
            dt, tas_c, hdot_c, psi_c, w_n, w_e)
        print(f'{t:.0f} {x:.0f} {y:.0f} {alt:.2f} {gs:.2f} {psi_t*57.3:.2f} {phi*57.3:.2f}')

    # 进行15秒转弯仿真
    tas_c = 22  # 真空速指令(m/s)
    hdot_c = 0  # 升降速率指令(m/s)
    psi_c = 1.57082  # 航向角指令(rad)
    w_n = 0  # 北风速度(m/s)
    w_e = 0  # 东风速度(m/s)
    t = 0
    dt = 1  # 按1秒推进
    while t < 20:
        [t, x, y, alt, v_n, v_e, hdot, phi, psi_t, gamma, gs, tas] = uav1.update(
            dt, tas_c, hdot_c, psi_c, w_n, w_e)
        print(f'{t:.0f} {x:.0f} {y:.0f} {alt:.2f} {gs:.2f} {psi_t*57.3:.2f} {phi*57.3:.2f}')

    # 进行5秒爬升仿真
    tas_c = 22  # 真空速指令(m/s)
    hdot_c = 1  # 升降速率指令(m/s)
    psi_c = 1.57082  # 航向角指令(rad)
    w_n = 0  # 北风速度(m/s)
    w_e = 0  # 东风速度(m/s)
    t = 0
    dt = 1  # 按1秒推进
    while t < 25:
        [t, x, y, alt, v_n, v_e, hdot, phi, psi_t, gamma, gs, tas] = uav1.update(
            dt, tas_c, hdot_c, psi_c, w_n, w_e)
        print(f'{t:.0f} {x:.0f} {y:.0f} {alt:.2f} {gs:.2f} {psi_t*57.3:.2f} {phi*57.3:.2f}')

    # 进行5秒加速仿真
    tas_c = 24  # 真空速指令(m/s)
    hdot_c = 0  # 升降速率指令(m/s)
    psi_c = 1.57082  # 航向角指令(rad)
    w_n = 0  # 北风速度(m/s)
    w_e = 0  # 东风速度(m/s)
    t = 0
    dt = 1  # 按1秒推进
    while t < 30:
        [t, x, y, alt, v_n, v_e, hdot, phi, psi_t, gamma, gs, tas] = uav1.update(
            dt, tas_c, hdot_c, psi_c, w_n, w_e)
        print(f'{t:.0f} {x:.0f} {y:.0f} {alt:.2f} {gs:.2f} {psi_t*57.3:.2f} {phi*57.3:.2f}')