4.2 其他多旋翼
本讲的例程源码路径：
RflySimAPIs\OtherVehicleTypes\ DLLModelTemp、 ExternalCtrlAPI、 HexarotorModelCTRL、 MulticopterModelCTRL、 OctoCoxRotor
4.2.1 六旋翼的Pixhawk机架选择
- 启动
QGC，然后将Pixhawk插入电脑，QGC会自动识别并连接到Pixhawk自驾仪。 - 进入
“Firmware”（机架）标签页，选择机架类型为“Hexarotor x”-“GenericHexarotor x geometry”，然后点击右上角的“Apply andRestart”（应用并重启）按钮，此时自驾仪会自动重启； - 重启后
QGC会自动寻找串口并连接到Pixhawk，此时可以查看各个配置页。
4.2.2 Pixhawk进入硬件在环仿真模式
- 进入
“Safety”（安全）标签页，在其“Hardware in the LoopSimulation”（硬件在环仿真）下拉菜单下，选择“HITLenabled”来启用六旋翼的硬件在环仿真。 - 上述步骤完成后，拔掉
Pixhawk飞控，再重新插入电脑，QGC重连之后，在Pixhawk上插上接收机并打开遥控器，检查遥控器校准、模态设置等选项是否正确。
4.2.3 飞行模式设置进入自稳模式
- 确保遥控器校准完成后，点击地面站进入
“Flight Modes”（飞行模式）设置页面，选择“Mode Channel”（模式通道）为前面试过的CH6通道（步骤见高级课程第2讲）。由于CH6通道是一个三段开关，开关的前部（远离人）、中部、后部（靠近人）档位分别对应了“Flight Mode（飞行模式） 1、4、6”三个标签。 - 将这三标签分别设置为
“Stabilized”（自稳模式，只有姿态控制）、“Altitude”（定高模式，姿态和高度控制）和“Position”（定点模式，有姿态、定高和水平位置控制）。 - 拨动遥控器CH6开关，确保飞控进入第一个模式
Stabilized自稳模式。
4.2.4 CopterSim上设置六旋翼模型
方法一：自行组装搭建六旋翼
- 打开
CopterSim软件，在“机架类型”下拉菜单中选择“六旋翼”。- 在主界面中选择合适的“整机质量”，“机架轴距”，和电机、螺旋桨等动力系统组件选型，即可自行组装搭建六旋翼。（注意：方便起见，这里也可以直接沿用四旋翼的默认参数）
- 点击“计算”按钮，即可估算得到六旋翼的模型参数，并弹出右下图所示参数管理界面。
- 点击“存储并使用参数”按钮，即可将参数保持，供后续仿真使用。
- 注意：如果后续要做四旋翼仿真，记得在此页面点“还原默认参数”按钮。
方法二：直接输入六旋翼模型参数
- 打开
CopterSim软件，直接点击“模型参数”按钮，弹出右下图所示参数管理界面。- 在参数管理页面手动输入 旋翼数、机臂数和构型可以设置不同类型多旋翼机架。
- 在右侧的模型参数框中输入质量、转动惯量、螺旋桨拉力系数等参数，可以设置六旋翼动态模型。
- 配置完六旋翼参数后，点击“存储并使用参数”按钮，即可将参数保持，供后续仿真使用。
- 注意：如果后续要做四旋翼仿真，记得在此页面点“还原默认参数”按钮。
4.2.5 六旋翼硬件在环仿真
- 打开
CopterSim软件，连上Pixhawk自驾仪到电脑，等Pixhawk启动完毕（一般8秒钟左右）后，在“飞控选择”下拉菜单中选择Pixhawk串口号，确认所有的QGC地面站程序已经关闭（避免串口占用），再点击“开始仿真”按钮，即可开始六旋翼的硬件在环仿真。 - 打开
RflySim3D，此时可以看到三维引擎中显示六旋翼；打开QGC地面站，可以观察到Pixhawk的状态参数。 - 等待
CopterSim左下角显示“GPS 3Dfixed & …”字样说明滤波器初始化完毕，可以用遥控器解锁飞行，并切换模态。注：这里请自行测试。
RflySim：如何仿真其他的多旋翼机型，例如六旋翼本视频观看地址：
优酷：https://v.youku.com/v_show/id_XNDcwNjA4MDY2MA==.html
YouTube：https://youtu.be/bryZXxaJE5M
4.2.5-2 六旋翼软件在环仿真
- 按上小节流程在
CopterSim中设置模型为六旋翼X布局 - 从
“Firmware\ROMFS\px4fmu_common\init.d\airframes”文件夹中拷贝“6001_hexa_x”文件到“Firmware\ROMFS\px4fmu_common\init.d-posix”文件夹。 - 另存一个
SITLRun.bat脚本，用编辑器将SIL机架设置部分代码修改为“set PX4SitlFrame=hexa_x” - 运行
bat脚本，输入飞机数量（支持多机），开始仿真
4.2.6 Simulink开发其他多旋翼模型
- 打开MATLAB，并进到入
“RflySimAPIs\OtherVehicleTypes\MulticopterModelCTRL”文件夹，打开“MulticopterNoCtrl.slx”即可得到本平台使用的多旋翼模型。 - 点击
Simulink的编译按钮，即可生成C/C++代码，方法如下 - 对于
MATLAB 2019a及之前版本，工具栏样式见下图，直接点击它的编译按钮即可。
- 对于对于2019b及之后版本，如右图所示，点击
APPS - CODE GENERATION – EmbeddedCoder才能弹出代码生成工具栏，在其中如下图所示点击“C++ CODE”-“GenerateCode”-“Build”按钮就能编译生成代码。
4.2.7 生成得到DLL文件
- 如右图所示，在
MATLAB中，鼠标右键点击“GenerateModelDLLFile.p”文件，在右键菜单中点击“运行”按钮，即可自动将C++模型代码生成为DLL动态链接库，以供CopterSim使用。本例子生成得到和slx文件同名的“MulticopterNoCtrl.dll”文件。
4.2.8 得到不同类型多旋翼
- 本例程默认是四旋翼模型，可以通过修改
init.m中的ModelParam_uavType参数得到不同的多旋翼类型，具体支持类型见“MulticopterModelCTRL\readme.docx”文档，部分机型如下。
4.2.9 扩展到任意无人载具系统的模版
“MulticopterNoCtrl.slx”可以看做一个自定义模型的接口模版，用户可以将自己的模型贴到其中，输入输出满足下列格式，即可用于DLL模型生成。- 四个必需输入：
1）
inPWMs输入，十六维PWM信号，范围0~1； 2）TerrainZ输入，一维地形高度信号； 3）inSILFloats输入，二十维float型的自定义数据； 4）inSILInts输入，八维int型自定义数据。其中，inSILFloats和inSILInts的主要作用是使得CopterSim能够在实时软/硬件在环时，模型能通过UDP接收其他程序（Simulink、Python等）传入数据，可用于故障实时注入、其他传感器数据生成、外部控制等。 - 四个必需的结构体输出：
1）
MavHILSensor结构体输出，传感器数据，结构体定义见注释； 2）MavVehile3DInfo结构体输出，给三维引擎的真值数据； 3）MavHILGPS结构体输出，GPS的原始数据； 4）MavHILStateQuat结构体输出，状态四元数。 - 三个必需参数（见
init.m文件）：1）
ModelInit_PosE，三维位置向量，定义飞机初始位置，见“6DOF”子模块中； 2）ModelInit_AngEuler，三维姿态向量，定义飞机初始姿态，见“6DOF”子模块中； 3）ModelInit_Inputs，八维输入向量，定义电机PWM初始值，默认全0，见“Motor Model”模块中。
4.2.10 CopterSim调用DLL模型进行仿真
注：也可以用bat一键启动脚本来启动软/硬件在环仿真，需要修改代码为`“setDLLModel=MulticopterNoCtrl”`
- 在前面的步骤中我们得到了一个
“MulticopterNoCtrl.dll”模型文件，默认对应四旋翼模型，因此Pixhawk需要在QGC中，采用类似第2.1节步骤将机架设置成“HILQuadcopter X”四旋翼。 - 将
“MulticopterNoCtrl.dll”文件拷贝到“C:\PX4PSP\CopterSim\external\model”目录（C:\PX4PSP需要改成实际安装目录）下，打开CopterSim后，在“使用DLL模型文件”下拉菜单中可以看到新增的“MulticopterNoCtrl”条目，选中它，插上Pixhawk飞控，即可开始硬件在环仿真。
