無人機(jī)飛行與控制

第1章 緒 論

1.1 無人機(jī)的定義、分類、特點(diǎn)及應(yīng)用

1.1.1 無人機(jī)的定義

1.1.2 無人機(jī)的分類、特點(diǎn)

1.1.3 無人機(jī)的應(yīng)用

1.2 無人機(jī)系統(tǒng)的基本構(gòu)成及相應(yīng)作用

1.2.1 無人機(jī)

1.2.2 控制站

1.2.3 通信鏈路

1.2.4 任務(wù)載荷

1.2.5 導(dǎo)航系統(tǒng)

1.2.6 發(fā)射與回收單元

1.3 無人機(jī)發(fā)展史簡述

1.4 無人機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

第一部分 固定翼無人機(jī)系統(tǒng)

第2章 固定翼無人機(jī)飛行原理

2.1 固定翼無人機(jī)基本結(jié)構(gòu)組成及其作用

2.1.1 機(jī)翼、機(jī)身、氣動(dòng)舵面、尾翼

2.1.2 自動(dòng)駕駛儀

2.1.3 傳感器

2.1.4 執(zhí)行機(jī)構(gòu)

2.1.5 通信系統(tǒng)

2.1.6 動(dòng)力系統(tǒng)

2.1.7 實(shí)用載荷

2.1.8 地面設(shè)施

2.2 常規(guī)布局固定翼無人機(jī)的基本飛行和操縱原理

2.2.1 常規(guī)布局固定翼無人機(jī)的基本飛行原理

2.2.2 常規(guī)布局固定翼無人機(jī)的操縱原理

2.3 非常規(guī)布局固定翼無人機(jī)簡介

小 結(jié)

思考題

第3章 固定翼無人機(jī)的基本空氣動(dòng)力學(xué)

3.1 升力和阻力

3.1.1 機(jī)翼的幾何形狀和幾何參數(shù)

3.1.2 機(jī)翼的升力

3.1.3 阻 力

3.2 升阻特性

3.3 氣動(dòng)布局的形式及氣動(dòng)特性

3.3.1 正常式布局

3.3.2 鴨式布局

3.3.3 無尾布局

3.3.4 三翼面布局

小 結(jié)

思考題

第4章 固定翼無人機(jī)飛行性能

4.1 平飛、上升、下滑性能

4.1.1 定常平飛時(shí)的運(yùn)動(dòng)方程

4.1.2 最大平飛速度Vmax

4.1.3 最小平飛速度Vmin

4.1.4 平飛速度范圍

4.1.5 定常直線上升運(yùn)動(dòng)方程

4.1.6 定常直線上升運(yùn)動(dòng)性能

4.1.7 定常下滑運(yùn)動(dòng)性能

4.2 續(xù)航性能

4.2.1 航程和續(xù)航時(shí)間的基本關(guān)系式

4.2.2 等高等速巡航時(shí)的航程和續(xù)航時(shí)間

4.2.3 飛機(jī)的最佳續(xù)航性能

4.2.4 最大活動(dòng)半徑

4.2.5 風(fēng)對續(xù)航性能的影響

4.3 起降性能

4.3.1 起飛性能

4.3.2 著陸性能

4.3.3 單發(fā)停車故障的對策

4.3.4 改善起落性能的措施

4.3.5 風(fēng)切變下的起落過程

4.4 機(jī)動(dòng)性能

4.4.1 鉛垂平面內(nèi)的機(jī)動(dòng)性能

4.4.2 水平平面內(nèi)的機(jī)動(dòng)性能

小 結(jié)

思考題

第5章 固定翼無人機(jī)的基礎(chǔ)建模和控制

5.1 常用的坐標(biāo)軸系及其轉(zhuǎn)換

5.1.1 常用的坐標(biāo)軸系

5.1.2 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換矩陣

5.1.3 常用坐標(biāo)系之間的關(guān)系

5.2 飛行器質(zhì)心動(dòng)力學(xué)及運(yùn)動(dòng)學(xué)方程

5.3 飛行控制基本原理

5.3.1 飛行指令獲取

5.3.2 飛行參數(shù)的實(shí)時(shí)感知

5.3.3 飛行器的控制方式

5.3.4 飛行控制方法

5.4 姿態(tài)控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)

5.4.1 姿態(tài)控制特征及其性能指標(biāo)

5.4.2 姿態(tài)控制的方案選擇

5.4.3 穩(wěn)定控制回路設(shè)計(jì)

5.4.4 數(shù)字式飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

小 結(jié)

思考題

第6章 無人機(jī)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)

6.1 動(dòng)力系統(tǒng)

6.1.1 燃油發(fā)動(dòng)機(jī)

6.1.2 電池、電機(jī)和電調(diào)

6.2 伺服舵機(jī)系統(tǒng)

6.2.1 電動(dòng)舵機(jī)

6.2.2 液壓舵機(jī)

6.2.3 電動(dòng)液壓復(fù)合舵機(jī)

6.3 剎車系統(tǒng)

6.3.1 剎車系統(tǒng)的工作原理

6.3.2 剎車系統(tǒng)的分類和組成

6.4 傘降系統(tǒng)

6.4.1 無人機(jī)傘降系統(tǒng)簡介

6.4.2 切傘裝置

6.4.3 無人機(jī)傘降系統(tǒng)的發(fā)展方向

小 結(jié)

思考題

第二部分 多旋翼無人機(jī)系統(tǒng)

第7章 旋翼無人機(jī)飛行原理

7.1 旋翼無人機(jī)的基本結(jié)構(gòu)組成

7.1.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)

7.1.2 自動(dòng)駕駛儀

7.1.3 通信系統(tǒng)

7.1.4 機(jī)動(dòng)化組件

7.1.5 實(shí)用載荷

7.1.6 地面設(shè)施

7.1.7 保護(hù)措施與安全設(shè)備

7.2 直升機(jī)飛行力學(xué)及飛行原理

7.2.1 直升機(jī)旋翼的作用

7.2.2 直升機(jī)的典型飛行狀態(tài)分析

7.2.3 直升機(jī)的操縱

7.3 四旋翼無人機(jī)飛行力學(xué)及飛行原理

7.4 其他構(gòu)型多旋翼無人機(jī)簡介

7.4.1 四旋翼無人機(jī)

7.4.2 六旋翼無人機(jī)

7.4.3 八旋翼無人機(jī)

7.4.4 同軸多引擎無人機(jī)

7.4.5 H 形無人機(jī)

小 結(jié)

思考題

第8章 無人直升機(jī)的基礎(chǔ)建模與控制

8.1 無人直升機(jī)的基礎(chǔ)建模

8.1.1 單旋翼直升機(jī)的建模

8.1.2 共軸旋翼直升機(jī)的建模

8.2 無人直升機(jī)的控制和穩(wěn)定性

8.2.1 單旋翼直升機(jī)的控制和穩(wěn)定性

8.2.2 共軸旋翼直升機(jī)的控制和穩(wěn)定性

8.3 無人直升機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

8.3.1 最優(yōu)控制

8.3.2 最優(yōu)預(yù)先控制

小 結(jié)

思考題

第9章 多旋翼無人機(jī)的基礎(chǔ)建模與控制

9.1 多旋翼無人機(jī)的基礎(chǔ)建模

9.1.1 剛體動(dòng)力學(xué)模型

9.1.2 氣動(dòng)力和扭矩

9.2 多旋翼無人機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

9.3 多旋翼無人機(jī)的穩(wěn)定性分析

小 結(jié)

思考題

第10章 旋翼飛行器的制導(dǎo)與導(dǎo)航系統(tǒng)

10.1 引 言

10.2 旋翼飛行器的嵌入式制導(dǎo)系統(tǒng)

10.2.1 任務(wù)定義和路徑規(guī)劃

10.2.2 飛行模式管理

10.2.3 安全程序和飛行終止系統(tǒng)

10.2.4 參考軌跡的實(shí)時(shí)生成

10.3 旋翼飛行器的傳統(tǒng)導(dǎo)航系統(tǒng)

10.3.1 姿態(tài)和航向參考系統(tǒng)

10.3.2 坐標(biāo)和速度估算

10.3.3 運(yùn)用壓力傳感器和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的高度估算

10.4 視覺導(dǎo)航系統(tǒng)在小型旋翼無人機(jī)中的應(yīng)用

10.4.1 導(dǎo)航中的視覺處理

10.4.2 實(shí)時(shí)視覺導(dǎo)航算法

小 結(jié)

思考題

第11章 小型四旋翼無人機(jī)系統(tǒng)的搭建實(shí)例

11.1 安全常識(shí)

11.2 四旋翼系統(tǒng)工具及零部件準(zhǔn)備

11.2.1 需要的工具及相關(guān)使用方法

11.2.2 四旋翼無人機(jī)的組件

11.3 四旋翼系統(tǒng)結(jié)構(gòu)裝配

11.3.1 動(dòng)力系統(tǒng)和飛控系統(tǒng)預(yù)調(diào)試

11.3.2 機(jī)體組裝

11.4 整機(jī)調(diào)試及飛行

11.4.1 飛行準(zhǔn)備

11.4.2 試 飛

小 結(jié)

思考題

第三部分 新構(gòu)型無人機(jī)系統(tǒng)簡介

第12章 旋翼固定翼復(fù)合無人機(jī)

12.1 旋翼固定翼復(fù)合無人機(jī)應(yīng)用需求及性能特點(diǎn)

12.2 國內(nèi)外研究概況和發(fā)展趨勢

12.2.1 推力定向類旋翼固定翼復(fù)合無人機(jī)

12.2.2 推力換向類旋翼固定翼復(fù)合無人機(jī)

12.3 兩類常見的旋翼固定翼復(fù)合飛行器及其控制

12.3.1 復(fù)合式高速直升機(jī)

12.3.2 傾轉(zhuǎn)旋翼式飛行器

小 結(jié)

思考題

參考文獻(xiàn)