目录

  • 1 学习指南
    • 1.1 教学纲要
    • 1.2 教学计划
    • 1.3 考核方案
    • 1.4 电子教材
  • 2 无人机概念
    • 2.1 无人机定义
    • 2.2 无人机的特点
    • 2.3 无人机在军事上的用途
    • 2.4 无人机在民用上的用途
    • 2.5 无人机系统的组成
  • 3 无人机飞行控制概述
    • 3.1 飞行控制的分类
    • 3.2 无人机飞行控制系统的基本原理
  • 4 测量与传感器
    • 4.1 空气动力学参量的测量
    • 4.2 惯性量的测量
    • 4.3 方位角的测量
  • 5 舵机舵回路与控制系统
    • 5.1 飞机操纵系统
    • 5.2 舵机的工作原理
    • 5.3 控制系统的基本概念
    • 5.4 控制系统的数学模型
      • 5.4.1 控制系统微分方程的建立及传递函数
      • 5.4.2 控制系统结构图及等效变换
      • 5.4.3 自动控制系统的传递函数及信号流图
    • 5.5 舵回路
  • 6 固定翼无人机飞行控制系统
    • 6.1 固定翼无人机飞控系统概述
    • 6.2 飞行姿态控制系统
    • 6.3 高度的稳定与控制
    • 6.4 飞行速度的稳定与控制
    • 6.5 电传操纵系统
  • 7 多旋翼无人机飞行控制系统
    • 7.1 多旋翼无人机飞行控制系统的基本概念
    • 7.2 多旋翼无人机的飞行姿态的数学表示
    • 7.3 多旋翼无人机动力系统建模
    • 7.4 多旋翼无人机PID控制和卡尔曼滤波
    • 7.5 多旋翼无人机的自动飞行控制技术
  • 8 无人机导航及测控系统
    • 8.1 惯性导航系统
    • 8.2 卫星导航系统
    • 8.3 无人机测控系统概述
    • 8.4 任务规划与航迹规划
    • 8.5 无人机测控系统
  • 9 无人机飞行控制系统核心软硬件
    • 9.1 ARM CortexM4架构
    • 9.2 STM32F4系列微控制器
    • 9.3 实时操作系统简介
    • 9.4 FreeRTOS实时操作系统
    • 9.5 飞行控制系统的定时器
  • 10 无人机飞行控制系统传感器
    • 10.1 飞控系统的传感器
    • 10.2 ST微控制器的I2C驱动
    • 10.3 红外传感器的介绍
    • 10.4 红外传感器的安装
    • 10.5 红外传感器的测试
    • 10.6 红外传感器的应用
    • 10.7 超声波传感器的介绍
    • 10.8 超声波传感器的安装
    • 10.9 超声波传感器的测试
    • 10.10 超声波传感器的应用
  • 11 无人机飞行控制系统PID控制算法
    • 11.1 控制理论与PID线性控制系统原理
    • 11.2 飞控算法PID框架设计
    • 11.3 飞控算法外环、内环PID实现及信号滤波
    • 11.4 课程总结复习
  • 12 无人机飞行控制技术课程实验
    • 12.1 实验一  无人机飞行控制系统典型地面站安装与使用
    • 12.2 实验二  无人机飞行控制系统APM PIXHAWK飞控调试
    • 12.3 实验三  无人机飞行控制系统中MPU6050数据的读取与显示
    • 12.4 实验四  无人机飞行控制系统中卡尔曼滤波及直流电动机PWM的调节方法及PID调节步骤
  • 13 无人机飞行控制技术课程复习题
    • 13.1 填空题
    • 13.2 选择题
    • 13.3 判断题
    • 13.4 简答题
    • 13.5 计算题
    • 13.6 资料题
  • 14 扩充知识1:无人机系统设计技术
    • 14.1 从刻漏到无人机:摘下控制学理论与工程的面具
    • 14.2 无人机导航系统设计
    • 14.3 多旋翼无人机飞行控制技术
    • 14.4 无人机飞行控制律
    • 14.5 无人机信息传输技术
  • 15 扩充知识2:无人机无线控制模块及应用
    • 15.1 2.4G无线通信的介绍
    • 15.2 2.4G无线通信模块的测试
    • 15.3 蓝牙通信的介绍
    • 15.4 蓝牙通信模块的测试
    • 15.5 蓝牙通信模块的应用
    • 15.6 HC-05蓝牙模块的AT指令集
  • 16 扩充知识3:运动机构设计
    • 16.1 电机
    • 16.2 有刷直流电机
    • 16.3 无刷直流电机
    • 16.4 步进直流电机
    • 16.5 伺服舵机
    • 16.6 直流电机驱动电路的控制原理
    • 16.7 L298N驱动电路
    • 16.8 PWM调速原理
    • 16.9 L298N驱动直流减速电机的程序设计
    • 16.10 L298N驱动步进直流电机的程序设计
    • 16.11 机械臂的程序设计
  • 17 扩充知识4:控制模块设计与制作
    • 17.1 微控制器最小系统的设计
    • 17.2 微控制器接口
    • 17.3 电源电路的设计
    • 17.4 电池
    • 17.5 原理图的绘制
    • 17.6 PCB板的设计
    • 17.7 PCB板的制作
  • 18 无人机飞行控制技术课程练习题
    • 18.1 练习一
    • 18.2 练习二
    • 18.3 练习三
    • 18.4 练习四
    • 18.5 练习五
    • 18.6 练习六
    • 18.7 练习七
    • 18.8 练习八
电源电路的设计


电源电路PCB设计规范


1、电源进来之后,先到滤波电容,从滤波电容出来之后,才送给后面的设备。因为PCB上面的走线,不是理想的导线,存在着电阻以及分布电感,如果从滤波电容前面取电,纹波就会比较大,滤波效果就不好了。


2、线条有讲究:有条件做宽的线决不做细,不得有尖锐的倒角,拐弯也不得采用直角。地线应尽量宽,最好使用大面积敷铜,这对接地点问题有相当大的改善。


3、电容是为开关器件(门电路)或其它需要滤波/退耦的部件而设置的,布置这些电容就应尽量靠近这些元部件,离得太远就没有作用了。


Lay  PCB(电源板)时,结合安规要求,重点注意那些事项? 


1、交流电源进线,保险丝之前两线最小安全距离不小于6MM,两线与机壳或机内接地最小安全距离不小于8MM。


2、保险丝后的走线要求:零、火线最小爬电距离不小于3MM。


3、高压区与低压区的最小爬电距离不小于8MM,不足8MM或等于8MM的。须开2MM的安全槽。


4、高压区须有高压示警标识的丝印,即有感叹号在内的三角形符号;高压区须用丝印框住,框条丝印须不小于3MM


5、高压整流滤波的正负之间的最小安全距离不小于2MM


简述设计、开发流程。 


1、根据设计制作原理图


2、在原理图编译通过后,就可以产生相应的网络表了


3、制作物理边框(Keepout Layer)


4、元件和网络的引入


5、元件的布局


元件的布局与走线对产品的寿命、稳定性、电磁兼容都有很大的影响,是应该特别注意的地方。一般来说应该有以下一些原则:⑴放置顺序 先放置与结构有关的固定位置的元器件,如电源插座、指示灯、开关、连接件之类,这些器件放置好后用软件的LOCK功能将其锁定,使之以后不会被误移动。再放置线路上的特殊元件和大的元器件,如发热元件、变压器、IC等。最后放置小器件。⑵注意散热 元件布局还要特别注意散热问题。对于大功率电路,应该将那些发热元件如功率管、变压器等尽量靠边分散布局放置,便于热量散发,不要集中在一个地方,也不要高电容太近以免使电解液过早老化。


6、布线


7、调整完善


完成布线后,要做的就是对文字、个别元件、走线做些调整以及敷铜(这项工作不宜太早,否则会影响速度,又给布线带来麻烦),同样是为了便于进行生产、调试、维修。敷铜通常指以大面积的铜箔去填充布线后留下的空白区,可以铺GND的铜箔,也可以铺VCC的铜箔(但这样一旦短路容易烧毁器件,最好接地,除非不得已用来加大电源的导通面积,以承受较大的电流才接VCC)。包地则通常指用两根地线(TRAC)包住一撮有特殊要求的信号线,防止它被别人干扰或干扰别人。 如果用敷铜代替地线一定要注意整个地是否连通,电流大小、流向与有无特殊要求,以确保减少不必要的失误。


8、检查核对


网络有时候会因为误操作或疏忽造成所画的板子的网络关系与原理图不同,这时检察核对是很有必要的。所以画完以后切不可急于交给制版厂家,应该先做核对,后再进行后续工作。


设计中,PCB 设计与机构设计应如何统一?


限高要求,元器件布局不应导致装配干涉;PCB外形以及定位孔、安装孔等的设计应考虑PCB制造PCB外形和尺寸应与结构设计一致,器件选型应满足结构的加工误差以及结构件的加工误差PCB布局选用的组装流程应使生产效率最高;设计者应考虑板形设计是否最大限度地减少组装流程的问题,即多层板或双面板的设计能否用单面板代替?PCB每一面是否能用


一种组装流程完成?能否最大限度地不用手工焊?使用的插装元件能否用贴片元件代替?选用元件的封装应与实物统一,焊盘间距、大小满足设计要求;元器件均匀分布﹐特别要把大功率的器件分散开﹐避免电路工作时PCB上局部过热产生应力﹐影响焊点的可靠性;考虑大功率器件的散热设计;在设计许可的条件下,元器件的布局尽可能做到同类元器件按相同的方向排列,相同功能的模块集中在一起布置;相同封装的元器件等距离放置,以便元件贴装、焊接和检测;丝印清晰可辨,极性、方向指示明确,且不被组装好后的器件遮挡住。


PCB版材质有那些?开关电源的PCB常用材质有那些?


1、94V-0、94V-2 属于一类阻燃级别材质, 而这两种中94V-0又属于阻燃级别材质中最高的一种。


以材质来分的话,其可分为有机材质和无机材质


a. 有机材质 酚醛树脂、玻璃纤维/环氧树脂、Polyimide、BT/Epoxy等皆属之。


b. 无机材质 铝、Copper-invar-copper、ceramic等


2、铝基板PCB


简述材料承认流程


1、对样品进行单体测试,提出“样品测试报告”,对某些需专用仪器测试项目可以厂商测试为参考.对于国外知名品牌晶体半导体类、塑胶件及包装性材料可不作单项测试,但各种类材料样品需有实际性安装及使用测试并以此结果作最终判定中重要依据;


2、使用测试并以此结果作最终判定重要依据,研发部根据样品之测试结果与承认书中规格核对,确定承认书与样品的一致性,并检查承认书内容的完整性;


3、对单测试不合格或承认书不符合要求的材料,要求采购重新提供样品及承认书;


4、对某些关键性材料,在研发部单体测试通过后,由研发部申请小批量试投,生产部主导试投工作,品管部负责试投材料的验证;


5、材料样品承认书及试投(关键性材料)均合格后,加附“材料承认书”封面并做样品封存(塑胶件及包装材料可只作样品封存),由研发部经理批准后发行至相关部门.