# 气动仿真模型修改

## Pg.1 软件在环仿真之文件路径介绍

软件在环仿真中，我们将飞控和Jsbsim紧密得结合在一起，没有作为两个独立的模块分别运行。因此，在修改时，需要弄清楚各个文件路径下都对气动模型进行了什么定义。

<table><thead><tr><th width="370">文件路径</th><th>文件说明</th></tr></thead><tbody><tr><td>ROMFS/px4fmu_common/init.d-posix/ariframes</td><td>飞控中定义的机型默认PID参数文件夹</td></tr><tr><td>ROMFS/px4fmu_common/init.d-posix/ariframes/CMakeLists.txt</td><td>飞控编译时需要生成的机型列表</td></tr><tr><td>Tools/setup_jsbsim.bash</td><td>JSBSim中需要编译定义的机型</td></tr><tr><td>Tools/jsbsim_bridge/configs</td><td>JSBSim中各机型的传感器和控制量定义文件夹</td></tr><tr><td>Tools/jsbsim_bridge/models</td><td>JSBSim中各机型的气动系数对应文件夹</td></tr><tr><td>platforms/posix/cmake/sitl_target.cmake</td><td>将飞控和JSBSim中的机型联系在一起</td></tr></tbody></table>

因此，在软环中添加一个新机型时，需要对上述五个地方都进行一定程度的修改。这里，我们根据修改内容逐次进行介绍和说明。

## Pg.2 软件在环仿真之添加机型策略

我们直接根据上述表格定义内容， 依次进行修改，完成新机型的添加任务。

* 首先，给自己的新机型起一个独特的ID号和名称，这里，我们给自己的新机型的ID号定为3030，名称定为BP200（黑凤蝶200型）

<figure><img src="/files/WhntQzRWJrABQWv3BV6d" alt=""><figcaption><p>Black Papilio 200 UAV </p></figcaption></figure>

* 在ROMFS/../airframes文件夹中，复制一个相同类型的文件，例如旋翼的`3010_quadrotor_x`  固定翼的`1033_rascal` VTOL的`1040_standard_vtol`等。这里，可以直接将旋翼的文件复制，重命名&#x4E3A;**`3030_BP200`**,并将飞控中的默认PID数据填入到对应的文件中。
* 在ROMFS/../airframes/CMakeLists.txt文件中&#x5C06;**`3030_BP200`**&#x586B;入到相同的位置中，至此，飞控的编译环境就设置完了。
* 之后，对Tools文件夹下的jsbsim相关参数进行设置。对Tools/setup\_jsbsim.bash进行修改，将BP200这一型号以相同形式添加到MODEL\_NAME中
* 对Tools/jsbsim\_bridge/configs中相似的传感器模型进行复制，这里，主要定义了JSBSim和飞控通讯的TCP端口，以及需要传输的传感器数据和控制数据，用于定义通讯的配置文件。
* 对Tools/jsbsim\_bridge/models中的气动模型进行定义，包括空气动力学系数、结构参数等，这里是模型修改的重点，我们将在下面分成一个板块单独进行介绍。

## Pg.3 软件在环仿真之修改机型参数

这里，需要说明的是，需要修改的参数主要是JSBSim中定义的飞行器参数，飞行器所使用的通用PID参数不在这里进行定义。

* Tools/jsbsim\_bridge/configs/BP200.xml中，需要注意的参数主要为Mavlink\_Interface这个参数较为重要，定义了JSBSIm和飞控的通讯TCP端口信息。
* Tools/jsbsim\_bridge/models/BP200文件夹中，对气动模型进行定义。下图为F450气动模型在JSBSIM官方例程中中所定义的具体参数。

<figure><img src="/files/m8bwTvHfMzl5UyfQN6qu" alt=""><figcaption><p>气动模型结构图</p></figcaption></figure>

在这里，我们对气动模型的具体参数进行简单的解释。以F450旋翼模型为例，整体拆分成了7个主要部分，分别是

1. 飞行控制参数：同一机型基本不进行修改，使用默认参数即可；
2. 空气动力学系数：主要是修改升力系数`CL`和阻力系数`CD`，一般是通过静力学分析软件Ansys Fluent仿真得到的。
3. 执行机构：用于定义输出的四个控制量，和configs中的一一对应即可，同机型不做修改。
4. 起落架：起落架部分主要是定义降落时起落架的弹性系数（降落后是否回弹）和滚动的阻尼系数（轮子的摩擦力），旋翼部分可尽量不做修改。
5. 质量：主要定义飞行器的空载质量和转动惯量，其中，转动惯量和质心一般是直接通过转台或专用设备进行测量。空载质量也需要提前进行测量。
6. 参考点：定义Eyepoint、Aeropoint、VRP三个点，其中，对大部分飞行器而言，只有Aero空气动力学中心是有用的，是仿真得到的。
7. 推进系统：推进系统包括火箭推进器、电机、涡轮喷压等多种，对于旋翼来说，需要设置四个电机的位置和安装角度，并确定型号和动力系数（查阅官方文档得到）。

通过修改上述信息，即可完成对飞行器的气动结构的修改和建模，进而完成对自身飞行器的仿真验证。

## Pg.4 硬件在环仿真之添加新机型

硬件在环仿真中，将飞控和Hitl\_Bridge进行了切割，如果不修改默认参数时，仅对Hilt\_Bridge中的气动系数进行修改即可正常仿真。这里，我们直接使用上述步骤中添加的软件在环仿真参数。介绍一种将软件在环仿真系数迁移到HITL\_Bridge中的操作步骤。

我们将生成的新生成的Tools/jsbsim\_bridge/models/BP200文件夹放置在/root/HITL\_Bridge/aircraft路径下，并将控制量添加到/root/HITL\_Bridge/src/Danube\_JSB2PX4.cpp路径中，添加新的机型对应的aircraft\_type变量中，在重新编译后即可正常使用。

**ps: 硬件在环仿真中，添加新机型较为复杂，需要仔细阅读源码之后再添加。并且验证困难，因此，请确保已经在软环仿真中验证成功后再添加到硬件在环仿真系统中！！！！！**


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