基于模型的飞控算法开发 · 课程目录

课程导论 MBD概念

基于模型设计概念 · 与传统开发对比 · 飞控领域优势

开发环境搭建 MATLAB/Simulink

环境配置 · Embedded Coder安装 · 硬件支持包

系统需求分析顶层分解

飞控需求分解 · 功能架构 · 接口信号定义

算法架构设计模块化分层

传感器融合 · 控制律 · 状态机架构

传感器模型建模 IMU/磁力计

加速度计+陀螺仪 · 磁力计 · GPS · 气压计

执行器模型建模电机/舵机

电机动力学 · 舵机模型 · PWM转换

飞行动力学建模六自由度

刚体模型 · 气动系数 · 重力与推力

环境模型建模大气/磁场

ISA大气 · 地磁场 · 风场扰动

姿态解算算法欧拉角/四元数

方向余弦 · 四元数法 · 互补滤波原理

姿态解算实现 Simulink实现

互补滤波器 · 四元数更新 · 姿态角提取

卡尔曼滤波基础状态空间

预测与更新 · 协方差矩阵含义

扩展卡尔曼滤波 EKF

非线性线性化 · 雅可比矩阵 · 姿态估计

传感器融合EKF实现 Simulink

搭建EKF模块 · 量测更新 · 状态扩维

PID控制原理比例积分微分

PID作用 · 参数整定 · 积分饱和处理

串级PID控制内外环

角速率控制 · 角度控制 · 带宽分离

位置与速度控制水平/高度

水平位置控制 · 高度控制 · 速度前馈

控制分配算法伪逆/优化

伪逆法 · 加权伪逆 · 优化分配策略

状态机与模式管理手动/增稳

手动 · 增稳 · 悬停 · 返航逻辑

模型在环仿真 (MIL) 仿真框架

框架搭建 · 测试用例 · 覆盖率分析

软件在环仿真 (SIL) 代码生成

代码生成配置 · SIL测试 · 数值等价性

处理器在环仿真 (PIL) 目标硬件

硬件部署 · PIL测试 · 实时性分析

硬件在环仿真 (HIL) HIL平台

平台搭建 · 传感器注入 · 故障注入

自动代码生成 Embedded Coder

配置 · 数据类型 · 代码优化选项

代码生成优化存储/函数

存储类定制 · 函数原型 · 可读性优化

代码集成与部署 RTOS/启动

手写代码接口 · RTOS任务 · 初始化流程

测试与验证策略单元/集成

单元测试 · 集成测试 · 回归 · 覆盖率

参数调优与标定在线调参

调参接口 · 地面站通信 · 参数存储

安全性与可靠性冗余/看门狗

软件冗余 · 故障检测 · 看门狗策略

案例实战：四旋翼全流程开发

从模型到飞行 · 四旋翼飞控完整实现

课程总结与展望 MBD趋势

MBD发展趋势 · 适航认证 · 学习路径