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空中机器人控制系统原理与设计——四旋翼无人机

作者：黄鹤[等]编著

出版社：西安电子科技大学出版社出版时间：2024-03-01

开本： 23cm 页数： 223页

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内容简介
目录

空中机器人控制系统原理与设计——四旋翼无人机版权信息

ISBN：9787560672366
条形码：9787560672366 ; 978-7-5606-7236-6
装帧：平装-胶订
册数：暂无
重量：暂无
所属分类：
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工学

空中机器人控制系统原理与设计——四旋翼无人机内容简介

本书共9章，可分为5个部分。第1部分(第1章)为空中机器人(四旋翼无人机)概述。第2部分(第2-3章)为四旋翼无人机的机体结构与飞行机理及硬件结构设计，包括机体结构、飞行控制原理和特点、飞行机理，以及各部分的硬件结构设计。第3部分(第4-5章)为四旋翼无人机的模型构建及传感器，包括坐标系描述和姿态描述、数学建模以及搭载的各种传感器介绍。第4部分(第6-7章)为四旋翼无人机的控制方法，包括传统控制和优化控制。第5部分(第8-9章)为四旋翼无人机的路径规划和多层多源无人机信息融合技术。

空中机器人控制系统原理与设计——四旋翼无人机目录

第1章空中机器人(四旋翼无人机)概述 1 1.1 引言 1 1.2 空中机器人概述 2 1.2.1 空中机器人的定义 2 1.2.2 空中机器人的分类 3 1.2.3 空中机器人的应用 3 1.3 四旋翼无人机概述 4 1.3.1 多旋翼无人机的研究与发展 4 1.3.2 四旋翼无人机的控制技术 6 1.3.3 四旋翼无人机的特点 8 1.3.4 四旋翼无人机的应用 9 本章小结 10 习题 10 第2章四旋翼无人机的机体结构与飞行机理 12 2.1 引言 12 2.2 四旋翼无人机的机体结构 13 2.2.1 四旋翼无人机的基本结构 13 2.2.2 四旋翼无人机的基本组成 14 2.3 四旋翼无人机的飞行控制 16 2.3.1 四旋翼无人机的飞行控制原理 16 2.3.2 四旋翼无人机的飞行控制特点 17 2.4 四旋翼无人机的飞行机理 18 2.4.1 四旋翼无人机的飞行特点 18 2.4.2 四旋翼无人机的基本运动状态 19 2.4.3 四旋翼无人机的复杂飞行动作和控制 21 本章小结 28 习题 28 第3章四旋翼无人机的硬件结构设计 29 3.1 引言 29 3.2 机架 29 3.2.1 机架的分类 29 3.2.2 机架的数据参数 31 3.2.3 机架的使用规范 33 3.3 电机 34 3.3.1 电机的分类 34 3.3.2 电机的数据参数 37 3.3.3 电机的控制原理 38 3.3.4 电机的位置传感器 39 3.4 电子调速器 40 3.4.1 电子调速器的工作原理 40 3.4.2 电调的分类 41 3.4.3 电调的数据参数 41 3.4.4 电调的使用规范 42 3.5 电源模块(充电电池与充电器) 42 3.5.1 充电电池的分类 42 3.5.2 充电电池的性能参数 43 3.5.3 充电器的介绍 45 3.6 螺旋桨 46 3.6.1 螺旋桨简介 46 3.6.2 桨叶的分类 46 3.6.3 螺旋桨的数据参数 48 3.6.4 螺旋桨的性能评估 48 3.6.5 螺旋桨的使用规范 49 3.7 接收机 50 3.7.1 接收机简介 50 3.7.2 接收机的通信标准 50 3.8 遥控器 51 3.9 飞行控制器 53 3.9.1 飞行控制器简介 53 3.9.2 微控制单元 53 3.9.3 飞行控制器的主要功能 55 本章小结 56 习题 57 第4章四旋翼无人机的模型构建 58 4.1 引言 58 4.2 四旋翼无人机的坐标系描述 58 4.3 四旋翼无人机的姿态描述 59 4.4 四旋翼无人机的数学建模 61 4.4.1 建模的方法和步骤 61 4.4.2 四旋翼无人机的模型简化 62 4.4.3 动力学建模 63 4.4.4 转子动力学建模 66 本章小结 67 习题 67 第5章四旋翼无人机的传感器 68 5.1 引言 68 5.2 惯性测量单元 68 5.2.1 惯性测量单元简介 68 5.2.2 三轴陀螺仪 69 5.2.3 三轴加速度计 69 5.2.4 磁力计 70 5.2.5 常用的六轴惯性测量单元(MPU6050) 71 5.3 导航系统 72 5.3.1 导航系统简介 72 5.3.2 导航系统的分类 72 5.3.3 北斗卫星导航系统 73 5.3.4 全球定位系统 75 5.4 其他传感器模块 82 5.4.1 气压计 82 5.4.2 超声波传感器 83 5.4.3 激光测距传感器 84 5.4.4 视觉传感器 85 5.4.5 空速计 86 本章小结 86 习题 86 第6章四旋翼无人机的传统控制 88 6.1 引言 88 6.2 PID控制 88 6.2.1 PID控制简介 88 6.2.2 PID控制器的基本原理 89 6.2.3 PID控制器的结构分析 90 6.2.4 PID控制器的设计 92 6.2.5 仿真与分析 93 6.2.6 PID控制器的相关程序 97 6.3 LQR控制 99 6.3.1 LQR控制简介 99 6.3.2 LQR控制原理 99 6.3.3 基于LQR的四旋翼无人机姿态控制器设计 100 6.3.4 仿真与分析 102 6.3.5 LQR控制核心程序 104 6.4 自抗扰控制 104 6.4.1 自抗扰控制简介 104 6.4.2 基本原理 105 6.4.3 基于自抗扰控制器的设计 107 6.4.4 仿真与分析 108 6.4.5 自抗扰控制器设计的相关程序 109 本章小结 112 习题 112 第7章四旋翼无人机的优化控制 113 7.1 引言 113 7.2 滑模控制器的设计 114 7.2.1 滑模控制器简介 114 7.2.2 位置控制器的设计 115 7.2.3 姿态控制器的设计 116 7.2.4 微分器的设计 117 7.3 滑模-CMAC联合控制算法设计 118 7.4 系统仿真与结果 122 7.4.1 仿真流程 122 7.4.2 仿真结果 124 7.4.3 源程序 127 本章小结 166 习题 166 第8章四旋翼无人机的路径规划 167 8.1 引言 167 8.2 APF算法 168 8.2.1 基本原理 168 8.2.2 仿真与分析 169 8.2.3 APF算法程序 170 8.3 Dijkstra算法 173 8.3.1 基本原理 173 8.3.2 仿真与分析 174 8.3.3 Dijkstra算法程序 175 8.4 A*算法 181 8.4.1 基本原理 181 8.4.2 算法流程 181 8.4.3 启发函数 183 8.4.4 仿真与分析 183 8.4.5 A*算法程序 184 8.5 RRT算法 191 8.5.1 基本原理 191 8.5.2 仿真与分析 193 8.5.3 RRT算法程序 193 8.6 RRT*算法 197 8.6.1 基本原理 197 8.6.2 仿真与分析 199 8.6.3 RRT算法程序 200 本章小结 207 习题 207 第9章多层多源无人机信息融合技术 208 9.1 引言 208 9.2 多传感器测高模型 209 9.2.1 气压计测高模型 209 9.2.2 GPS测高模型 209 9.2.3 加速度计测高模型 209 9.3 信息融合无人机测高设计 210 9.3.1 一步延迟时间融合算法设计 210 9.3.2 多层多源无人机信息融合算法设计 211 9.4 试验验证与结果 216 本章小结 221 习题 221 参考文献 222

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