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
红外传感器的介绍
  • 1 视频
  • 2 测验


红外传感器的选择

一、确定光学分辨率

  光学分辨率由DS之比确定,是传感器到目标之间的距离D与测量光斑直径S之比。如果传感器由于环境条件限制必须安装在远离目标之处,而又要测量小的目标,就应选择高光学分辨率的传感器。光学分辨率越高,即增大DS比值,测温仪的成本也越高。

二、确定响应时间

  响应时间表示红外温度传感器对被测温度变化的反应速度,定义为到达最后读数的95%能量所需要时间,它与光电探测器、信号处理电路显示系统的时间常数有关。

三、信号处理功能:

  测量离散过程(如零件生产)和连续过程不同,要求红外温度传感器有信号处理功能(如峰值保持、谷值保持、平均值)。如测温传送带上的玻璃时,就要用峰值保持,其温度的输出信号传送至控制器内。

四、环境条件考虑

温度传感器所处的环境条件对测量结果有很大影响,应加以考虑、并适当解决,否则会影响测温精度甚至引起测温仪的损坏。当环境温度过高、存在灰尘、烟雾和蒸汽的条件下,可选用厂商提供的保护套、水冷却、空气冷却系统、空气吹扫器等附件。这些附件可有效地解决环境影响并保护测温仪,实现准确测温。

五、确定测温范围

  测温范围是传感器最重要的一个性能指标,每种型号的传感器都有自己特定的测温范围。因此,用户的被测温度范围一定要考虑准确、周全,既不要过窄,也不要过宽。根据黑体辐射定律,在光谱的短波段由温度引起的辐射能量的变化将超过由发射率误差所引起的辐射能量的变化,因此,测温时应尽量选用短波较好。

六、确定目标尺寸

  红外温度传感器根据原理可分为单色温度传感器和双色温度传感器。对于单色温度传感器,在进行测温时,被测目标面积应充满传感器视场。建议被测目标尺寸超过视场大小的50%为好。如果目标尺寸小于视场,背景辐射能量就会进入传感器的视声符支干扰测温读数,造成误差。相反,如果目标大于测温仪的视场,测温仪就不会受到测量区域外面的背景影响。

七、确定波长范围

  目标材料的发射率和表面特性决定测温仪的光谱响应或波长。对于高反射率合金材料,有低的或变化的发射率。在高温区,测量金属材料的最佳波长是近红外,可选用0.18-1.0μm波长。