相關主題
商品描述
先進無人機飛行控制系統有著巨大的市場需求，智能化無人機飛行控制技術也是航空工業領域內發展最迅速的前沿技術之一。本書以作者團隊對小型無人機的深厚研究為基礎，以真實的代碼、模型以及試飛數據作為支撐，系統地講解了小型無人機的控制系統原理與設計實現。書中不僅有傳統的PID控制器設計，還引入了先進控制理論，引導讀者逐步學習小型無人機飛行控制系統設計。本書由小型無人機的控制理論基礎、飛行動力學基礎、飛行控制律設計、飛行控制律的仿真實踐、飛行控制硬件系統設計以及硬件在環仿真幾部分組成，涵蓋了小型無人機控制系統設計與實現的全過程。 本書內容翔實、通俗易懂，不僅可以作為研究生和本科生的教材，也可以作為小型無人機研究人員的參考書。
作者簡介
王斑，西北工業大學航空學院長聘副教授、博導，本科、碩士畢業於西北工業大學，博士畢業於加拿大康考迪亞大學，主要從事飛行器變構飛行與控制研究工作。主持國家自然科學基金等國家級縱向科研項目10項。在IEEE TIE、TAES、MSSP、AST等國際知名期刊發表高水平學術論文60余篇，ESI高被引論文3篇，受國家出版基金資助出版專著1部、教材1部。擔任中國自動化學會空間及運動體控制專業委員會委員、中國航空學會制導導航與控制分會青年委員，《飛行力學》編委、《飛機設計》《無人系統技術》《海軍航空大學學報》《彈箭與制導學報》青年編委。獲西北工業大學“翺翔新星”榮譽稱號、陜西省航空學會技術發明一等獎、Journal of Systems Science and Complexity年度最佳論文獎等。
目錄大綱
前言
第1章 緒論
1.1 大型固定翼無人機
1.1.1 固定翼無人機結構介紹
1.1.2 飛行控制系統的分類
1.1.3 固定翼飛控系統的發展歷程
1.1.4 固定翼飛控系統的組成
1.2 小型無人機
1.2.1 無人機的分類
1.2.2 旋翼無人機的發展歷程
1.2.3 旋翼無人機的系統組成
1.2.4 固定翼無人機的發展歷程
1.2.5 固定翼無人機的系統組成
1.3 控制算法研究現狀
1.3.1 經典控制方法
1.3.2 非線性控制方法
1.3.3 現代控制方法
1.3.4 智能控制方法
第2章 小型無人機控制理論基礎
2.1 PID控制器的基本特性
2.1.1 PID控制器概述
2.1.2 P、PI、PD、PID控制的定義
2.1.3 PID控制器的伯德圖
2.2 PID控制器的設計和參數調節的基本方法
2.2.1 PI、PD、PID控制器的設計
2.2.2 參數調節方法分類
2.3 串級PID控制器的設計和參數調節的基本方法
2.3.1 串級PID控制器的結構和實例
2.3.2 串級PID控制器參數調節的基本原則
2.4 抗飽和積分的改進設計
2.4.1 積分飽和現象及負面影響
2.4.2 防止積分飽和的基本方法
2.5 微分環節的改進設計
2.5.1 微分環節的特性
2.5.2 抑制微分環節負面影響的方法
2.6 多輸入多輸出線性定常系統的極點配置設計方法
2.6.1 常用的反饋結構及其對系統特性的影響
2.6.2 單輸入單輸出系統的極點配置
2.6.3 多輸入多輸出系統的極點配置
第3章 飛機飛行動力學基礎
3.1 固定翼無人機飛行動力學基礎
3.1.1 固定翼無人機的基本性能
3.1.2 縱向/橫向/航向靜穩定性與操縱性
3.1.3 坐標系及坐標系轉換
3.1.4 固定翼無人機剛體運動方程
3.1.5 剛體運動方程線性化
3.1.6 氣動力及氣動力矩計算
3.2 多旋翼無人機飛行動力學基礎
3.2.1 多旋翼無人機飛行原理
3.2.2 坐標系定義與轉換矩陣
3.2.3 四旋翼無人機系統整體分析
3.2.4 動力系統建模
3.2.5 剛體動力學與運動學方程
3.2.6 控制效率與控制分配模型
3.2.7 動力學與運動學方程線性化
第4章 飛行控制律設計
4.1 固定翼無人機飛行控制律設計
4.1.1 固定翼無人機飛行控制系統概述
4.1.2 L1制導控制器設計
4.1.3 總能量控制器設計
4.1.4 串級PID姿態控制器設計
4.2 多旋翼無人機飛行控制律設計
4.2.1 多旋翼無人機飛行控制系統概述
4.2.2 四旋翼飛行控制系統架構
4.2.3 PID控制器設計
4.2.4 LQR控制器設計
4.2.5 滑模控制器設計
第5章 飛行控制硬件系統設計
5.1 需求分析
5.2 處理器選型
5.2.1 嵌入式系統簡介
5.2.2 英特爾微處理器
5.2.3 ARM微處理器
5.3 電源系統
5.3.1 線性穩壓器
5.3.2 開關式穩壓器
5.4 姿態信息測量
5.4.1 微機電系統技術簡介
5.4.2 MEMS加速度計
5.4.3 MEMS陀螺儀
5.5 空氣動力學參量的測量
5.5.1 氣壓高度計
5.5.2 空速計
5.6 導航信息測量
5.6.1 地磁計
5.6.2 全球導航衛星系統
第6章 飛行控制律仿真實踐
6.1 飛行控制律仿真環境簡介
6.1.1 MATLAB及其仿真簡介
6.1.2 仿真集成環境Simulink
6.2 固定翼無人機飛行控制律仿真實踐
6.2.1 固定翼無人機動力學模型搭建
6.2.2 非線性動力學模型配平與線性化
6.2.3 姿態控制律仿真模型搭建與測試
6.2.4 位置軌跡跟蹤控制律仿真模型搭建與測試
6.3 多旋翼無人機飛行控制律仿真實踐
6.3.1 動力系統Simulink模型搭建
6.3.2 無人機六自由度剛體模型搭建
6.3.3 動力學模型配平與開環仿真
6.3.4 PID控制律仿真模型搭建與測試
6.3.5 LQR控制律仿真模型搭建與測試
6.3.6 滑模控制律仿真模型搭建與測試
第7章 飛行控制系統硬件在環仿真實踐
7.1 硬件在環仿真系統簡介
7.1.1 硬件在環仿真與軟件在環仿真對比
7.1.2 硬件在環仿真系統架構
7.1.3 PX4-Autopilot軟件系統簡介
7.2 硬件在環仿真環境搭建
7.2.1 Ubuntu桌面HITL仿真環境搭建
7.2.2 Simulink中HITL仿真的環境配置
7.3 硬件在環仿真測試與參數調整
7.3.1 Ubuntu桌面HITL仿真流程
7.3.2 Simulink中HITL仿真的設置和操作流程
附錄 術語表
參考文獻
