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玩转 Simulink 之智能硬件

Simulink 设计和部署 PARROT 四旋翼无人机飞行控制

胡乐华

MathWorks中国

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内容

▪ Simulink 建模与仿真快速入门

▪ Simulink 项目实践 – 为PARROT Mambo四旋翼无人机设计并部署飞行控制系统

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Simulink仿真以及基于模型设计

MATLAB科学计算语言

数学，统计，优化 应用程序 数据库和报告

快速原型与HIL仿真

验证、确认和测试

仿真图示和报告

基于事件的建模 物理建模

代码生成并行计算

控制系统

信号处理和通讯

图像和视频处理

测试测量

金融计算

生物计算

应用

MATLAB 产品家族

基于 MATLAB 和 Simulink 的近百种工具箱和扩展模块 正应用于当下的各行各业

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MATLABSimulink

Aerospace BlocksetAntenna Toolbox

Automated Driving System Toolbox

Communications Toolbox

Computer Vision System Toolbox

Control System Toolbox DO Qualification Kit

Deep Learning Toolbox

Embedded Coder

Financial Toolbox

GPU Coder

HDL Coder

IEC Certification Kit LTE Toolbox MATLAB Report Generator

Model Predictive Control Toolbox

Optimization Toolbox Model-Based Calibration Toolbox

Optimization Toolbox

Polyspace Code Prover

Predictive Maintenance Toolbox

Powertrain Blockset

Signal Processing Toolbox

Sensor Fusion and Tracking Toolbox

Simscape

Simulink Control DesignSimulink Test

Stateflow

Vehicle Dynamics Blockset

Vehicle Dynamics Blockset

SimBiology

Simulink Coverage

System Identification Toolbox

Simulink Design Verifier

Simulink Code Inspector

Parallel Computing Toolbox

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内容提要

▪ Simulink 建模与仿真快速入门

▪ Simulink 项目实践 – 为PARROT Mambo四旋翼无人机设计并部署飞行控制系统

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什么是 Simulink?

7

什么是 Simulink？

8

什么是 Simulink？

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什么是 Simulink？

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Simulink 在多领域的应用

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Simulink 建模与仿真基础

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演示代数系数建模

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演示逻辑系统建模

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练习

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速度和精度

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影响速度的三大因素

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求解器

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演示

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Simulink Onramp

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如何开始学习

下载安装R2018b

下载安装Simulink

Onramp安装包

启动Simulink，登陆MathWorks

ID

从开始页面进入，开始Simulink学

习之旅

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你能学到什么？

概述

Simulink 图形界面介绍

查看信号

基本算法搭建

如何使用帮助

在Simulink中使用MATLAB

动态系统建模（连续、离散）

仿真时间设置

练习

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玩转Simulink

▪ Simulink 建模与仿真快速入门

▪ Simulink 项目实践 – 为PARROT Mambo四旋翼无人机设计并部署飞行控制系统

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基于项目的学习

以项目为基础的学习是一种综合性的课堂教学方法，它旨在使学生参与真实问题的研究。

* Motivating Project-Based Learning: Sustaining the Doing, Supporting the Learning, Educational Psychologist

Volume 26, Issue 3-4, 1991

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自动代码生成

Simulink Coder

– 为Simulink模型，Stateflow流程图和

MATLAB函数生成C/C++代码

– 可用于实时和非实时应用

– 可用于加速仿真，快速原型和硬件加速

Embedded Coder:

– 优化的 C/C++ 代码（内存、速度和可读性）

– SIL、PIL 仿真

– 数据对象用于数据管理和定制化

– 针对指定硬件深层次优化

– 适用于 MCU 和 DSP (定点、浮点支持)

验证

Simulink

Coder

Embedded

Coder代码生成

C++

C

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Simulink 和硬件实现

乐高机器人MINDSTORMS

NXT/EV3

PARROT Mambo 树莓派 Pi,Pi2,Pi3

C 代码生成

代码部署

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多种硬件支持

BeagleBoard /PandaBoard

LEGO MINDSTORMS NXT

Arduino® Nano, Uno, Mega 2560Raspberry PiTM

Raspberry PiTM2

KINECTTM for Windows®

Digilent® Analog DiscoveryTM

Apple® iOS Devices

PARROT ® Mambo Minidroes

LEGO® MINDSTORMS® EV3

RTL-SDR Radio

所有支持硬件：http://mathworks.com/hardware-support

KINECTTM for Windows® V2TurtleBot™

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概况介绍

▪ 软件要求

– MATLAB R2018B

– Simulink®

– Simulink Support Package for

PARROT® Minidrones

– Embedded Coder™

– Aerospace Blockset™

– Simulink 3D Animation™

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硬件要求

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概述

1) 什么是基于模型设计？

2) 什么是Simulink Coder™

3) 什么是 PARROT® 迷你无人机?

4) 什么是 Simulink Support for PARROT Minidrones?

5) 什么是Aerospace Blockset？

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什么是基于模型设计？

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基于模型设计

• 自动回归测试

• 检验设计错误

• 支持认证和标准

• 生成高效、优化的代码

• 优化、权衡软硬件实现

• 多域系统建模

• 探索并优化浮点和定点的系统特性

• 跨团队协作开发

集成

实现

设计

测试

与验

证

研究 需求

ARM FPGA

VHDL, VerilogC, C++

环境模型

物理组件

算法

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什么是Simulink Coder™

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什么是 PARROT® 迷你无人机?

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什么是 Simulink Support for PARROT Minidrones?

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基于Aerospace Blockset™飞行动力学建模和仿真

▪ 如何在软件例子中查找并打开Quadcopter项目

▪ 四旋翼飞行仿真模型介绍

▪ 如何在Simulink中仿真模型

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例子介绍演示

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配置无人机硬件和无线通信

▪ 下载并硬件支持包(Hardware Support Package, HSP)

▪ 安装蓝牙驱动，配置蓝牙通信，并建立连接

▪ 代码生成并部署到无人机上

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蓝牙连接无人机

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配置无人机硬件和无线通信

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演示

自动悬停

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飞行测试 : 悬停

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流程总结

被控对象和控制算法建

模

模型在环仿真测试验证

安装支持包和蓝牙驱动

配置蓝牙和无人机通信

下载控制系统代码到无

人机

使用控制界面启动无人

机

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