多旋翼無人機(jī)系統(tǒng)與應(yīng)用

第1章　緒論　/1
　參考文獻(xiàn)　/2

第2章　多旋翼無人機(jī)的飛行原理與動(dòng)力學(xué)建?！?4
　2.1　多旋翼無人機(jī)的飛行原理　/4
　2.2　多旋翼無人機(jī)的動(dòng)力學(xué)建?！?5
　　　2.2.1　坐標(biāo)及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系　/5
　　　2.2.2　多旋翼無人機(jī)動(dòng)力學(xué)方程　/7
　　　2.2.3　多旋翼無人機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程　/9
　　　2.2.4　多旋翼無人機(jī)控制關(guān)系方程　/10
　　　2.2.5　多旋翼無人機(jī)運(yùn)動(dòng)方程組　/12
　　　2.2.6　多旋翼無人機(jī)的機(jī)動(dòng)性能分析　/13
　2.3　多旋翼無人機(jī)穩(wěn)定飛行基本條件　/17
　　　2.3.1　無人機(jī)硬件可靠性　/17
　　　2.3.2　無人機(jī)軟件可靠性　/18
　參考文獻(xiàn)　/19

第3章　多旋翼無人機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成與實(shí)現(xiàn)　/20
　3.1　執(zhí)行單元　/20
　　　3.1.1　螺旋槳　/20
　　　3.1.2　電機(jī)與電調(diào)　/20
　3.2　飛行控制系統(tǒng)　/21
　3.3　地面站系統(tǒng)　/23
　3.4　導(dǎo)航系統(tǒng)　/25
　3.5　測(cè)控鏈路　/26
　　　3.5.1　長距離遙控遙測(cè)裝置　/26
　　　3.5.2　高清無線數(shù)字視頻發(fā)射機(jī)　/26
　　　3.5.3　手持高清無線視頻接收機(jī)　/28
　3.6　多旋翼無人機(jī)系統(tǒng)自主控制體系結(jié)構(gòu)　/29
　參考文獻(xiàn)　/30

第4章　多旋翼無人機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)　/32
　4.1　概述　/32
　4.2　低雷諾數(shù)下的多旋翼系統(tǒng)　/33
　　　4.2.1　考慮空氣黏度的旋翼氣動(dòng)理論計(jì)算　/33
　　　4.2.2　考慮旋翼間干擾的多旋翼系統(tǒng)　/36
　　　4.2.3　黏性效應(yīng)和翼間干擾的影響　/40
　4.3　數(shù)值模擬方法及驗(yàn)證　/40
　　　4.3.1　旋翼數(shù)值模擬方法　/41
　　　4.3.2　單旋翼數(shù)值模擬　/46
　　　4.3.3　單旋翼實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證　/49
　4.4　共軸雙旋翼單元?dú)鈩?dòng)特性分析　/53
　4.5　非平面式雙旋翼單元?dú)鈩?dòng)特性分析　/64
　　　4.5.1　非平面雙旋翼實(shí)驗(yàn)研究　/64
　　　4.5.2　非平面雙旋翼氣動(dòng)特性數(shù)值模擬　/75
　4.6　非平面式雙旋翼單元來流實(shí)驗(yàn)研究　/84
　　　4.6.1　實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)　/84
　　　4.6.2　非平面旋翼實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析　/85
　參考文獻(xiàn)　/98

第5章　多旋翼無人機(jī)導(dǎo)航信息融合　/100
　5.1　引言　/100
　5.2　傳感器特性分析與數(shù)據(jù)預(yù)處理　/101
　　　5.2.1　傳感器介紹與特性分析　/101
　　　5.2.2　傳感器誤差分析與校正　/104
　5.3　多旋翼無人機(jī)姿態(tài)信息融合　/116
　　　5.3.1　非線性姿態(tài)角信息融合系統(tǒng)建?！?117
　　　5.3.2　姿態(tài)信息融合算法設(shè)計(jì)　/118
　　　5.3.3　姿態(tài)信息融合實(shí)驗(yàn)與分析　/121
　5.4　多旋翼無人機(jī)位置、速度信息融合　/124
　　　5.4.1　水平方向速度和位置信息融合　/125
　　　5.4.2　垂直方向速度和位置信息融合　/127
　5.5　低成本組合導(dǎo)航傳感器特性分析與預(yù)處理　/131
　　　5.5.1　組合導(dǎo)航傳感器特性分析　/132
　　　5.5.2　INS誤差源分析及預(yù)處理　/135
　　　5.5.3　磁力計(jì)/氣壓高度計(jì)/GNSS誤差建模和預(yù)處理　/141
　5.6　低成本組合導(dǎo)航信息融合　/144
　　　5.6.1　組合導(dǎo)航信息算法選定　/145
　　　5.6.2　高維數(shù)EKF算法設(shè)計(jì)　/147
　　　5.6.3　組合導(dǎo)航EKF初始對(duì)準(zhǔn)及方差自適應(yīng)整定　/155
　　　5.6.4　EKF-CPF動(dòng)態(tài)容錯(cuò)算法　/159
　　　5.6.5　組合導(dǎo)航EKF-CPF仿真設(shè)計(jì)與驗(yàn)證　/161
　　　5.6.6　組合導(dǎo)航EKF-CPF算法實(shí)測(cè)分析　/171
　5.7　多旋翼無人機(jī)狀態(tài)感知　/174
　參考文獻(xiàn)　/178

第6章　多旋翼無人機(jī)姿態(tài)穩(wěn)定與航跡跟蹤控制　/180
　6.1　概述　/180
　6.2　多旋翼無人機(jī)姿態(tài)穩(wěn)定控制器設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)　/180
　　　6.2.1　多旋翼無人機(jī)姿態(tài)穩(wěn)定控制模型　/181
　　　6.2.2　自適應(yīng)徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的反步滑模姿態(tài)穩(wěn)定控制器設(shè)計(jì)　/182
　　　6.2.3　自適應(yīng)徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的反步滑模姿態(tài)穩(wěn)定控制仿真驗(yàn)證　/187
　6.3　多旋翼無人機(jī)航跡跟蹤控制器設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)　/192
　　　6.3.1　自抗擾航跡跟蹤控制器　/192
　　　6.3.2　線性自抗擾航跡跟蹤控制器　/197
　　　6.3.3　傾斜轉(zhuǎn)彎模式自主軌跡跟蹤控制器　/204
　6.4　多旋翼無人機(jī)姿態(tài)抗飽和控制器設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)　/210
　　　6.4.1　無人機(jī)偏航靜態(tài)抗飽和控制　/211
　　　6.4.2　無人機(jī)偏航抗積分飽和控制　/216
　參考文獻(xiàn)　/229

第7章　多旋翼無人機(jī)的故障容錯(cuò)控制　/232
　7.1　概述　/232
　7.2　多旋翼無人機(jī)執(zhí)行單元的故障模型　/233
　　　7.2.1　直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型　/233
　　　7.2.2　驅(qū)動(dòng)電路板故障　/237
　　　7.2.3　旋翼的升力模型　/241
　　　7.2.4　執(zhí)行單元升力故障模型　/248
　7.3　十二旋翼無人機(jī)增益型故障容錯(cuò)控制　/249
　　　7.3.1　增益型故障情況下十二旋翼無人機(jī)的數(shù)學(xué)模型　/249
　　　7.3.2　十二旋翼無人機(jī)增益型故障檢測(cè)算法設(shè)計(jì)　/250
　　　7.3.3　多旋翼無人機(jī)增益型故障重構(gòu)容錯(cuò)控制器設(shè)計(jì)　/252
　　　7.3.4　十二旋翼無人機(jī)增益型故障容錯(cuò)控制仿真實(shí)驗(yàn)　/255
　　　7.3.5　對(duì)比四旋翼無人機(jī)增益型故障容錯(cuò)控制　/259
　7.4　十二旋翼無人機(jī)執(zhí)行單元失效型故障容錯(cuò)控制　/262
　　　7.4.1　四旋翼無人機(jī)故障下的動(dòng)力學(xué)特性　/263
　　　7.4.2　十二旋翼無人機(jī)的失效型故障下的動(dòng)力學(xué)分析　/264
　　　7.4.3　十二旋翼無人機(jī)失效型故障的故障檢測(cè)算法　/266
　　　7.4.4　十二旋翼無人機(jī)失效型故障容錯(cuò)控制仿真實(shí)驗(yàn)　/267
　7.5　六旋翼無人機(jī)容錯(cuò)控制　/268
　　　7.5.1　執(zhí)行單元故障檢測(cè)與診斷系統(tǒng)　/268
　　　7.5.2　基于最優(yōu)分類面的故障診斷算法　/270
　　　7.5.3　基于擴(kuò)展卡爾曼濾波算法的故障觀測(cè)器　/273
　　　7.5.4　自重構(gòu)控制算法　/281
　參考文獻(xiàn)　/287

第8章　多旋翼無人機(jī)載荷系統(tǒng)　/289
　8.1　光電載荷云臺(tái)設(shè)計(jì)　/289
　　　8.1.1　光電載荷云臺(tái)　/289
　　　8.1.2　光電載荷云臺(tái)靜力學(xué)分析　/289
　　　8.1.3　光電載荷云臺(tái)振動(dòng)分析　/291
　　　8.1.4　光電載荷云臺(tái)結(jié)構(gòu)優(yōu)化　/294
　　　8.1.5　光電載荷云臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)　/297
　　　8.1.6　光電載荷云臺(tái)復(fù)合補(bǔ)償控制方法　/302
　　　8.1.7　系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)分析　/326
　8.2　生物制劑投放裝置設(shè)計(jì)　/340
　8.3　農(nóng)藥噴灑裝置設(shè)計(jì)　/341
　參考文獻(xiàn)　/343

第9章　多旋翼無人機(jī)應(yīng)用示范　/345
　9.1　生物防治應(yīng)用　/345
　　　9.1.1　基于多旋翼無人機(jī)的智能投放系統(tǒng)應(yīng)用示范　/345
　　　9.1.2　基于多旋翼無人機(jī)的智能投放系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化操作流程　/348
　9.2　精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)應(yīng)用　/349
　　　9.2.1　多旋翼無人機(jī)光譜遙感系統(tǒng)　/350
　　　9.2.2　水稻氮元素光譜實(shí)驗(yàn)分析　/351
　　　9.2.3　水稻葉片信息獲取與分析　/355
　　　9.2.4　基于多旋翼無人機(jī)的遙感數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化操作流程　/358
　參考文獻(xiàn)　/359

索引　/360