无人机飞行控制技术

吉彦军

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
飞行控制的分类
  • 1 教学要求
  • 2 教学内容
  • 3 章节测试
  • 4 课后作业

教学要求

1    掌握无人机飞行控制发展阶段、控制分类。

2   了解无人机控制增稳、电传操作系统组成。

3   掌握无人机飞行控制系统的基本原理，包括人工操纵飞机的过程与自动飞行控制系统等。