MV-7010: Activateとの連成シミュレーション - クワッドローターの制御
本チュートリアルでは、連成シミュレーションでMotionSolveとActivateを用いてクワッドローターを制御する方法について学習します。
Activateは、多分野にまたがる動的なシステムのモデリングとシミュレーションのためのソフトウェアソリューションです。このソフトウェアは、連続時間と離散時間の両方のコンポーネントを必要とする信号処理やコントローラの設計に特に役立ちます。
連成シミュレーションでは、シミュレーション中にMotionSolveモデルとActivateモデルが相互に通信することができます。連成シミュレーションの理想的な使用例は、マルチボディダイナミクスモデルの制御システムの開発です。
クワッドローターモデルと制御
クワッドローターモデルは、2組の同じ固定ピッチのプロペラ(時計回りに2つ、反時計回りに2つ)を使用して揚力とトルクを制御するマルチローターヘリコプターです。
筐体運動の制御は、1つまたは複数のローターディスクの回転速度を変化させ、それによってそのトルク負荷および推力または揚力特性を変化させることによって達成されます。
MotionViewでは、4つのスーパーブレードを持つクワッドローターフレームを作成し、ローターの動きを追加します。風の外乱を表現するために、力のセットが使用されます。
Activateは、MotionSolveとの連成シミュレーションにより、風の影響を補うためにクワッドローターに高度と方向を与えるコントローラをインプリメントします。
演習
Quadrotor_start.mdl、rotor.h3d、shaft.h3d、superblade.h3d、Quadrotor_Control_Start.scmを<installation_directory>tutorials\mv_hv_hg\mbd_modeling\motionsolve\cosimulation\activate>から自身の作業ディレクトリ<作業ディレクトリ>にコピーします。
モデルの確認
プロペラの運動の指定
プロペラの速度の指定
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速度を指定する前に、まずソルバー変数を作成する必要があります。
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これでプロペラの運動速度を更新できるようになりました。
風の外乱力の追加
クワッドローターの推力と風の影響を表現するためには、力とモーメントのセットを定義する必要があります。
風の外乱は、車両中心部に付与されるX軸とY軸のトルクの組み合わせで表されます。
ここで、
= 推力
= 推力率(プロペラの形状、空気密度、およびスピン面積を考慮して定義されます。この解析の場合、Tf= 2.1998e-5)
= プロペラの角速度
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風の外乱力を作成します。
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推進力を作成します。
- モデルを保存するためにSave Asをクリックし、名称Quadrotor_tutorial.mdlで保存します。
制御入力とプラント出力の作成
Co-Simulation Modeで動作するようにMBSモデルを変更するには、MotionViewモデルにソルバー配列およびソルバー変数エンティティを追加する必要があります。ソルバー変数には、個々のプラント入力および出力値が含まれます。ソルバー配列は、Activateと通信するためのプラントの入出力を定義します。
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ソルバー変数の追加
- 個々のプラント入力ソルバー変数は、プロペラの速度の指定のプロペラの動きで既に定義されています。それらは、Throttle_Command、Roll_CommandおよびPitch_Commandです。
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次に、高度、ロール角、ピッチ角、X位置、Y位置、X速度、Y速度である個々のプラント出力値を定義します。
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Activateと通信するために、ControlInputとPlantOutputの2つのソルバー配列を作成します。
- モデルを保存します。