导语

  

内容提要

  

    本书从技术与应用相结合的角度，系统地介绍了多旋翼无人机系统的基本理论、设计方法与应用示范。全书内容包括多旋翼无人机的基本概念、飞行原理与动力学建模、系统构成与实现、空气动力学、导航信息融合、姿态稳定与航迹跟踪控制、故障容错控制、载荷系统以及应用示范。
    本书适合多旋翼无人机领域的技术人员阅读，也可以作为高等院校无人机专业高年级本科生和研究生的教学参考。

第1章  绪论
  参考文献
第2章  多旋翼无人机的飞行原理与动力学建模
  2.1  多旋翼无人机的飞行原理
  2.2  多旋翼无人机的动力学建模
    2.2.1  坐标及坐标转换关系
    2.2.2  多旋翼无人机动力学方程
    2.2.3  多旋翼无人机运动学方程
    2.2.4  多旋翼无人机控制关系方程
    2.2.5  多旋翼无人机运动方程组
    2.2.6  多旋翼无人机的机动性能分析
  2.3  多旋翼无人机稳定飞行基本条件
    2.3.1  无人机硬件可靠性
    2.3.2  无人机软件可靠性
  参考文献
第3章  多旋翼无人机系统构成与实现
  3.1  执行单元
    3.1.1  螺旋桨
    3.1.2  电机与电调
  3.2  飞行控制系统
  3.3  地面站系统
  3.4  导航系统
  3.5  测控链路
    3.5.1  长距离遥控遥测装置
    3.5.2  高清无线数字视频发射机
    3.5.3  手持高清无线视频接收机
  3.6  多旋翼无人机系统自主控制体系结构
  参考文献
第4章  多旋翼无人机空气动力学
  4.1  概述
  4.2  低雷诺数下的多旋翼系统
    4.2.1  考虑空气黏度的旋翼气动理论计算
    4.2.2  考虑旋翼间干扰的多旋翼系统
    4.2.3  黏性效应和翼间干扰的影响
  4.3  数值模拟方法及验证
    4.3.1  旋翼数值模拟方法
    4.3.2  单旋翼数值模拟
    4.3.3  单旋翼实验验证
  4.4  共轴双旋翼单元气动特性分析
  4.5  非平面式双旋翼单元气动特性分析
    4.5.1  非平面双旋翼实验研究
    4.5.2  非平面双旋翼气动特性数值模拟
  4.6  非平面式双旋翼单元来流实验研究
    4.6.1  实验设计
    4.6.2  非平面旋翼实验结果分析
  参考文献
第5章  多旋翼无人机导航信息融合
  5.1  引言
  5.2  传感器特性分析与数据预处理
    5.2.1  传感器介绍与特性分析
    5.2.2  传感器误差分析与校正
  5.3  多旋翼无人机姿态信息融合
    5.3.1  非线性姿态角信息融合系统建模
    5.3.2  姿态信息融合算法设计
    5.3.3  姿态信息融合实验与分析
  5.4  多旋翼无人机位置、速度信息融合
    5.4.1  水平方向速度和位置信息融合
    5.4.2  垂直方向速度和位置信息融合
  5.5  低成本组合导航传感器特性分析与预处理
    5.5.1  组合导航传感器特性分析
    5.5.2  INS误差源分析及预处理
    5.5.3  磁力计/气压高度计/GNSS误差建模和预处理
  5.6  低成本组合导航信息融合
    5.6.1  组合导航信息算法选定
    5.6.2  高维数EKF算法设计
    5.6.3  组合导航EKF初始对准及方差自适应整定
    5.6.4  EKF-CPF动态容错算法
    5.6.5  组合导航EKF-CPF仿真设计与验证
    5.6.6  组合导航EKF-CPF算法实测分析
  5.7  多旋翼无人机状态感知
  参考文献
第6章  多旋翼无人机姿态稳定与航迹跟踪控制
  6.1  概述
  6.2  多旋翼无人机姿态稳定控制器设计与实验
    6.2.1  多旋翼无人机姿态稳定控制模型
    6.2.2  自适应径向基神经网络的反步滑模姿态稳定控制器设计
    6.2.3  自适应径向基神经网络的反步滑模姿态稳定控制仿真验证
  6.3  多旋翼无人机航迹跟踪控制器设计与实验
    6.3.1  自抗扰航迹跟踪控制器
    6.3.2  线性自抗扰航迹跟踪控制器
    6.3.3  倾斜转弯模式自主轨迹跟踪控制器
  6.4  多旋翼无人机姿态抗饱和控制器设计与实验
    6.4.1  无人机偏航静态抗饱和控制
    6.4.2  无人机偏航抗积分饱和控制
  参考文献
第7章  多旋翼无人机的故障容错控制
  7.1  概述
  7.2  多旋翼无人机执行单元的故障模型
    7.2.1  直流电动机的数学模型
    7.2.2  驱动电路板故障
    7.2.3  旋翼的升力模型
    7.2.4  执行单元升力故障模型
  7.3  十二旋翼无人机增益型故障容错控制
    7.3.1  增益型故障情况下十二旋翼无人机的数学模型
    7.3.2  十二旋翼无人机增益型故障检测算法设计
    7.3.3  多旋翼无人机增益型故障重构容错控制器设计
    7.3.4  十二旋翼无人机增益型故障容错控制仿真实验
    7.3.5  对比四旋翼无人机增益型故障容错控制
  7.4  十二旋翼无人机执行单元失效型故障容错控制
    7.4.1  四旋翼无人机故障下的动力学特性
    7.4.2  十二旋翼无人机的失效型故障下的动力学分析
    7.4.3  十二旋翼无人机失效型故障的故障检测算法
    7.4.4  十二旋翼无人机失效型故障容错控制仿真实验
  7.5  六旋翼无人机容错控制
    7.5.1  执行单元故障检测与诊断系统
    7.5.2  基于最优分类面的故障诊断算法
    7.5.3  基于扩展卡尔曼滤波算法的故障观测器
    7.5.4  自重构控制算法
  参考文献
第8章  多旋翼无人机载荷系统
  8.1  光电载荷云台设计
    8.1.1  光电载荷云台
    8.1.2  光电载荷云台静力学分析
    8.1.3  光电载荷云台振动分析
    8.1.4  光电载荷云台结构优化
    8.1.5  光电载荷云台控制系统设计
    8.1.6  光电载荷云台复合补偿控制方法
    8.1.7  系统设计与实验分析
  8.2  生物制剂投放装置设计
  8.3  农药喷洒装置设计
  参考文献
第9章  多旋翼无人机应用示范
  9.1  生物防治应用
    9.1.1  基于多旋翼无人机的智能投放系统应用示范
    9.1.2  基于多旋翼无人机的智能投放系统标准化操作流程
  9.2  精准农业应用
    9.2.1  多旋翼无人机光谱遥感系统
    9.2.2  水稻氮元素光谱实验分析
    9.2.3  水稻叶片信息获取与分析
    9.2.4  基于多旋翼无人机的遥感数据采集系统标准化操作流程
  参考文献
索引