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醉染图书四旋翼飞行器设计与实现9787302489641
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章四旋翼飞行器概述与发展现状
1.1空中机器人
1.2国内外四旋翼飞行器的研究现状
1.2.1国外研究现状
1.2.2国内研究现状
1.3四旋翼飞行器技术关键
1.3.1总体设计优化
1.3.2能源动力系统
1.3.3建立数学模型
1.3.4飞行控制
1.3.5定位、导航与通信
第2章四旋翼飞行器飞行原理
2.1基本原理
2.2四旋翼飞行器姿态表示
2.2.1坐标系统建立
2.2.2姿态解算
.平衡控制算法
..1四旋翼飞行器的P调节原理
..2四旋翼飞行器的P参数整定(利用MATLAB确定理论参数)
2.4滤波算法
2.4.1卡尔曼滤波算法
2.4.2互补滤波算法
第3章四旋翼飞行器常用通信协议
3.1常用通信接口协议
3.1.1SPI
3.1.2I2C
3.1.3USART
3.2常用RC(Radio Controller)通信协议
3.2.1PPM
3.2.2PWM
第4章四旋翼飞行器硬件系统设计
4.1四旋翼飞行器系统硬件总体结
4.1.1主控板
4.1.2外围传感器
4.1.3遥控器介绍
4.2机架的构造与电机的选用
4.2.1机架结构与设备安装
4.2.2电机与桨的选用
第5章四旋翼飞行器软件系统设计
5.1开发工具简介
5.1.1CCS
5.1.2IAR
5.1.3Keil
5.2飞行控制板控制系统软件总体设计
5.2.1总体框架
5.2.2初始化
5..中断处理
5.2.4飞行控制程序中的重要变量列表
5.3四旋翼飞行器具体功能软件实现
5.3.1定高飞行
5.3.2定点悬停与位移控制
5.3.3数据传输设计
5.3.4控制系统设计
5.4地面站软件设计
5.4.1地面站系统组成与图形化的界面操作设计
5.4.2与四旋翼飞行器的通信协议
5.4.3遥控器PPM信号捕获
5.5上位机软件设计
5.5.1软件功能
5.5.2软件实现
第章旋翼飞行器制作及调试方法
6.1飞行控制板PCB板制作与调试技术
6.2四旋翼飞行器的组装
6.2.1飞行器的组装步骤
6.2.2新组装四旋翼飞行器的次调试过程
6.3常见调试问题与解决方案
6.3.1P参数调整经验
6.3.2减少机械振动以提高飞行稳定第7章成功案例
7.1竞赛作品1——2015年(瑞萨杯)全国大学生设计竞赛
7.1.1题目要求
7.1.2系统方案
7.1.3实现方案
7.1.4软硬件方案
7.1.5测试
7.2竞赛作品2——2016年(TI杯)上海市大学生设计竞赛
7.2.1题目要求
7.2.2系统方案
7..实现方案
7.2.4硬件与程序方案
7.2.5测试
7.3设计作品1——目标跟踪四旋翼飞行器
7.3.1课题概述
7.3.2硬件系统设计
7.3.3飞行控制板软件系统设计
7.3.4系统板软件系统设计
7.3.5总结与展望
7.4设计作品2——基于Kinect的穿窗和手势控制四旋翼飞行器
7.4.1课题概述
7.4.2硬件系统概述
7.4.3目标物体和
7.4.4路径规划及控制
7.4.5总结与展望
参考文献
前言1907年,世界上架四旋翼飞行器成功升空,拉开了四旋翼飞行器研究的大幕。四旋翼飞行器的研究,是多学科的碰撞和结合,涉及控制理论、与通信理论、图像处理技术及各种传感器技术,也与材料科学等学科密切相关。由于四旋翼飞行器相较于固定翼飞行器具有机动强、能源利用率高、结构设计巧妙和安全等特点,相较于地面机器人具有更高的自由度,因此近年来已成为一个研究热点,不仅大学等研究机构进行了广泛而深入的研究,以大疆为首的消费级四旋翼飞行器也取得了爆发式的发展。四旋翼飞行器作为一个载体,在实现基本飞行功能的基础上,可以附加各种不同的功能,这也是四旋翼飞行器的优选魅力之一。近年来还出现了各类新型机,如自拍机、农业植保机和快递机等。各大研究机构开发的室内定位机则实现更多精细化的工作,如利用机搭建垂直村落、机集群化协同飞行表演等。实现四旋翼飞行器自主飞行功能的基础: ①四旋翼飞行器实现自主平衡; ②四旋翼飞行器在有遥控的情况下按照遥控者意愿飞行,且操作难度较低; ③四旋翼飞行器在无遥控情况下利用附加传感器实现定点悬停和位移控制。对于初学者来说,四旋翼飞行器基础飞行功能的实现有较高的难度,不仅要根据飞行原理装配四旋翼飞行器的硬件,在硬件层面保飞行器能够安全稳定飞行,而且要进行四旋翼飞行器软件设计,尤其是较为困难的底层软件设计。此外,四旋翼飞行器参数的调节对开发者来说也是巨大的挑战。本书深入浅出地全面介绍了四旋翼飞行器的各方面知识,让读者能轻松容易地进行学习。各章节分布如下: 章介绍四旋翼飞行器的历史、现状和关键技术; 第2章介绍四旋翼飞行器的飞行原理,包括姿态表示、姿态解算、平衡控制算法和滤波算法; 第3章介绍四旋翼飞行器设计中常用的通信协议; 第4章介绍四旋翼飞行器上常用的硬件设备; 第5章介绍四旋翼飞行器软件系统设计; 第6章介绍飞行控制模块PCB的设计及四旋翼飞行器的组装经验和调试经验; 第7章介绍几项四旋翼飞行器的实际应用案例。本书的撰写得到了上海大学机协会成员徐晨畅、钱思杰、曹中正、黄潇畅、胡啸林等的大力协,对他们在本书编写过程中所做的工作表示感谢。由于编者的知识水平有限,书中疏漏之处在所难免,希望广大读者批评指正。编者2018年3月
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