![多旋翼飞行器设计与控制 - 北京航空航天大学 多旋翼飞行器设计与控制 - 北京航空航天大学](https://i0.wp.com/www.xueshen8.com/wp-content/uploads/2024/05/1715447677-3ac8396babb5173.jpg?resize=510%2C288&ssl=1)
空中机器人&多旋翼飞行器最佳入门课程
—— 课程团队
课程概述
本门课程讲授多旋翼设计、动态模型建立、状态估计、控制和决策等方面的基础知识。涉及到空气流体力学、电机、电路、材料结构、理论力学、以及导航、制导与控制各个学科的基础知识,具有基础性和系统性两个特色。因此,有利于学生将已学知识融会贯通,着重培养学生解决问题的综合能力。
(1)基础性
本课程力求绝大部分多旋翼涉及的内容能够包含,使得具有自动化专业本科知识的学生就能够听懂这门课。
(2)系统性
本课程目的是介绍多旋翼飞行器系统性的全貌,而不仅仅是某一个技术点。
先修课程与专业基础:自动控制原理,航空航天概论、理论力学、线性系统(建议)
课件下载地址:https://rfly.buaa.edu.cn/course
授课目标
对多旋翼、无人机和自动驾驶技术感兴趣想要入门的人群;具备航空和自动化专业背景的学生、工程师或管理者。
课程大纲
01
绪论
课时
1.1本门课的安排
1.2前言
1.3基本概念
1.4多旋翼操控和评价
1.5多旋翼技术发展历史
第1讲:绪论测验
02
基本组成
课时
2.1前言
2.2总体介绍
2.3机架
2.4动力系统
2.5指挥控制系统
2.6本讲小结
第2讲:基本组成测验
03
机架设计
课时
3.1前言
3.2布局设计
3.3结构设计
3.4本讲小结
第3讲:机架设计测验
04 动力系统建模和估算
课时
4.1前言
4.2总体描述
4.3动力系统模型
4.4性能计算和实验验证
4.5评估网站 Flyeval.com介绍
4.6本讲小结
第4讲:动力系统建模和估算测验
05
坐标系和姿态表示
5.1前言5.2坐标系5.3欧拉角5.4旋转矩阵5.5四元数5.6本讲小结第5讲:坐标系和姿态表示测验
课时
5.1前言
5.2坐标系
5.3欧拉角
5.4旋转矩阵
5.5四元数
5.6本讲小结
第5讲:坐标系和姿态表示测验
06
动态模型和参数测量
课时
6.1前言
6.2多旋翼控制模型
6.3多旋翼气动阻力模型
6.4多旋翼模型参数测量
6.5本讲小结
第6讲:动态模型和参数测量测验
07
传感器的校正和测量模型
课时
7.1前言
7.2三轴加速计
7.3三轴陀螺仪
7.4三轴磁力计
7.5超声波测距仪
7.6气压计
7.7二维激光测距仪
7.8全球定位系统(GPS)
7.9摄像机
7.10本讲小结
第7讲:传感器的校正和测量模型测验
08
可观性和卡尔曼滤波器
课时
8.1前言
8.2可观性
8.3卡尔曼滤波器
8.4多速率卡尔曼滤波器
8.5扩展卡尔曼滤波器
8.6本讲小结
第8讲:可观性和卡尔曼滤波器测验
09
第9讲:状态估计
课时
9.1前言
9.2姿态估计
9.3位置估计
9.4速度估计
9.5障碍估计
9.6本讲小结
第9讲:状态估计测验
10
第10讲:稳定性与可控性
课时
10.1前言
10.2稳定的定义
10.3稳定性判据
10.4可控性的基本概念
10.5多旋翼飞行器的可控性
10.6本讲小结
第10讲:稳定性与可控性测验
11
底层飞行控制
课时
11.1前言
11.2多旋翼底层控制框架和模型化简
11.3位置控制
11.4姿态控制
11.5控制分配
11.6电机控制
11.7本讲小结
第11讲:底层飞行控制测验
12
第12讲:基于半自主自驾仪的位置控制
课时
12.1前言
12.2问题描述
12.3系统辨识
12.4位置控制器设计
12.5仿真研究
12.6本讲小结
第12讲:基于半自主自驾仪的位置控制测验
13
第13讲:任务决策
课时
13.1前言
13.2全自动控制
13.3半自动控制
13.4本讲小结
第13讲:任务决策测验
14
第14讲:健康评估和失效保护
课时
14.1前言
14.2决策层的目的和意义
14.3安全问题
14.4健康评估
14.5失效保护
14.6安全决策实现
14.7本讲小结
第14讲:健康评估和失效保护测验
15
展望
课时
15.1前言
15.2新技术展望
15.3需求和技术创新方向
15.4风险和建议
15.5机遇和挑战
第15讲:展望测验
预备知识
先修课程与专业基础:自动控制原理,航空航天概论、理论力学、线性系统(建议)
参考资料
课程参考书:1. 《多旋翼飞行器设计与控制》全权著,杜光勋,赵峙尧,戴训华,任锦瑞,邓恒译. 电子工业出版社, 2018版; 2.《多旋翼飞行器设计与控制实践》全权、戴训华、王帅著. 电子工业出版社, 2020版.
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