本书共分为7章,系统地介绍了固定翼无人机和多旋翼无人机导航与飞行控制技术相关内容,包括无人机动力学数学模型、作为执行结构的舵系统、无刷直流电机及电子调速器、各类传感器、固定翼无人机飞行控制回路、多旋翼无人机飞行控制回路,以及常用导航方法等,基础理论推导详细,内容丰富全面。
本书可以用作飞行器导航、制导与控制专业的教材,也可为从事飞行控制系统设计的技术人员提供参考。
第1章 概 述
1.1 无人机系统概述
1.1.1 基本概念
1.1.2 无人机发展历程
1.2 飞行控制系统概述
1.2.1 飞行控制系统的基本任务
1.2.2 飞行控制技术的发展
1.2.3 无人机飞行控制技术
1.3 导航系统概述
1.3.1 基本概念
1.3.2 导航技术的发展
思考题
第2章 基础知识
2.1 数学基础
2.1.1 微分方程
2.1.2 傅里叶变换和拉普拉斯变换
2.1.3 四元数
2.2 机体结构布局
2.2.1 水平起降结构布局
2.2.2 垂直起降结构布局
2.2.3 混合式结构布局
2.3 自动控制理论基础
2.3.1 反馈的概念
2.3.2 自动控制系统的组成
2.3.3 自动控制系统的基本控制方式
2.3.4 对自动控制系统的基本要求
2.3.5 控制系统的数学模型
2.3.6 控制系统的分析工具
2.3.7 PID原理
思考题
第3章 无人机运动方程
3.1 常用坐标系及转换
3.1.1 常用坐标系定义
3.1.2 常用坐标系之间的角度关系
3.1.3 常用坐标系之间的转换
3.2 作用在无人机上的力和力矩
3.2.1 作用在固定翼无人机上的力
3.2.2 作用在固定翼无人机上的力矩
3.2.3 作用在多旋翼无人机上的力和力矩
3.3 无人机运动方程组
3.3.1 动力学方程
3.3.2 运动学方程
3.3.3 无人机运动方程组
思考题
第4章 执行机构
4.1 舵机与舵回路
4.1.1 舵机工作原理
4.1.2 舵机特性分析
4.1.3 舵回路的构成及基本类型
4.1.4 舵机特性对舵回路的影响
4.1.5 舵回路的设计要求
4.2 电机与电子调速器
4.2.1 直流电动机工作原理
4.2.2 无刷直流电动机
4.2.3 电子调速器
思考题
第5章 传感器
5.1 概 述
5.1.1 飞行器运动参数的测量方法
5.1.2 可测的无人机运动参量
5.2 陀螺仪
5.2.1 陀螺仪的基本概念
5.2.2 两自由度陀螺仪
5.2.3 单自由度陀螺仪
5.2.4 光学陀螺仪
5.2.5 MEMS陀螺仪
5.3 加速度计
5.3.1 加速度计一般原理
5.3.2 挠性摆式力矩反馈加速度传感器
5.3.3 液浮摆式加速度传感器
5.3.4 MEMS加速度传感器
5.4 大气数据系统
5.4.1 大气温度与大气压力
5.4.2 大气数据计算原理
5.5 其他传感器
5.5.1 无线电高度表
5.5.2 无线电测距
5.5.3 磁力计
5.5.4 迎角和侧滑角的传感器
思考题
第6章 无人机飞行控制系统
6.1 概 述
6.2 飞行控制系统的设计方法
6.2.1 飞行控制系统的经典设计方法
6.2.2 飞行控制系统的现代设计技术
6.3 固定翼无人机飞行控制系统
6.3.1 姿态控制系统
6.3.2 轨迹控制系统
6.3.3 空速的控制和保持
6.4 多旋翼无人机飞行控制系统
6.4.1 多旋翼无人机控制原理
6.4.2 多旋翼无人机飞行控制框架
6.4.3 四旋翼无人机飞行控制回路设计实例
思考题
第7章 导航系统
7.1 导航概述
7.1.1 导航的起源及定义
7.1.2 导航的基本手段及分类
7.1.3 导航的性能指标
7.2 惯性导航
7.2.1 概 述
7.2.2 惯性导航原理
7.2.3 惯性导航系统
7.3 卫星导航
7.3.1 概 述
7.3.2 卫星导航原理
7.3.3 卫星导航的增强系统
7.4 组合导航
7.4.1 概 述
7.4.2 组合导航原理
7.4.3 典型组合导航方式
思考题
参考文献
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