多旋翼飞行器设计与控制

目录

第1 章绪论........................................................................... 1
1.1 基本概念..................................................................... 2
1.1.1 常见飞行器分类........................................................... 2
1.1.2 无人驾驶飞机和航空模型飞机..............................................4
1.2 多旋翼遥控和性能评估.......................................................5
1.2.1 遥控.....................................................................5
1.2.2 性能评估.................................................................9
1.2.3 瓶颈.................................................................11
1.3 多旋翼发展历史.................................................................11
1.3.1 休眠期.................................................................12
1.3.2 复苏期.................................................................13
1.3.3 发展期.................................................................14
1.3.4 活跃期.................................................................15
1.3.5 爆发期.................................................................16
1.3.6 评注................................................................. 19
1.4 本书的目的和写作结构.................................................................19
1.4.1 本书的目的.................................................................19
1.4.2 写作结构.................................................................20
习题1.................................................................23
参考文献.................................................................23

**篇设计篇

第2 章基本组成.................................................................... 28
2.1 总体介绍.................................................................... 29
2.2 机架.................................................................... 31
2.2.1 机身....................................................................31
2.2.2 起落架....................................................................32
2.2.3 涵道....................................................................32
2.3 动力系统.................................................................... 33
2.3.1 螺旋桨....................................................................33
2.3.2 电机....................................................................36
2.3.3 电调....................................................................39
2.3.4 电池....................................................................40
2.4 指挥控制系统....................................................................42
2.4.1 遥控器和接收机....................................................................42
2.4.2 自驾仪....................................................................44
2.4.3 地面站....................................................................47
2.4.4 数传电台.................................................................... 47
本章小结......................................................................... 48
习题2..................................................................49
参考文献......................................................................... 49

第3 章机架设计......................................................................... 50
3.1 布局设计.................................................................... 51
3.1.1 机架布局....................................................................51
3.1.2 气动布局....................................................................58
3.2 结构设计.................................................................... 59
3.2.1 机架结构设计原则....................................................................59
3.2.2 减振考虑....................................................................59
3.2.3 减噪考虑....................................................................61
本章小结......................................................................... 62
习题3......................................................................... 63
参考文献......................................................................... 63
第4 章动力系统建模和估算....................................................................64
4.1 问题描述.................................................................... 65
4.2 动力系统建模....................................................................66
4.2.1 螺旋桨建模....................................................................66
4.2.2 电机建模....................................................................68
4.2.3 电调建模....................................................................69
4.2.4 电池建模....................................................................70
4.3 性能估算.................................................................... 70
4.3.1 求解问题1 .............................................................. 70
4.3.2 求解问题2 .............................................................. 71
4.3.3 求解问题3 .............................................................. 73
4.3.4 求解问题4 .............................................................. 74
4.4 实验测试.................................................................... 76
4.5 附录.................................................................... 77
4.5.1 求解螺旋桨拉力系数与转矩系数的详细步骤....................................................................77
4.5.2 求解电机等效电压和电流的详细步骤....................................................................79
本章小结......................................................................... 82
习题4....................................................................82
参考文献......................................................................... 83

第二篇建模篇

第5章 坐标系和姿态表示........................................................... 88
5.1 坐标系....................................................................89
5.2 姿态表示.................................................................... 89
5.2.1 欧拉角....................................................................90
5.2.2 旋转矩阵....................................................................93
5.2.3 四元数....................................................................95
本章小结........................................................................ 105
习题5 ........................................................................... 105
参考文献........................................................................ 105
第6章 动态模型和参数测量....................................................................107
6.1 多旋翼控制模型....................................................................108
6.1.1 总体描述.. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . . 108
6.1.2 多旋翼飞行控制刚体模型. . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . 109
6.1.3 控制效率模型. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . .112
6.1.4 动力单元模型. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . .114
6.2 多旋翼气动阻力模型....................................................... 115
6.2.1 桨叶挥舞.. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . . 115
6.2.2 多旋翼气动阻力模型.................................................... 116
6.3 多旋翼模型参数测量.................................................