《基於涵道式單旋翼的無人飛行器研究》是2018年電子工業出版社出版的圖書，作者是任小璐。
基本介紹
- 中文名：基於涵道式單旋翼的無人飛行器研究
- 作者：任小璐
- 出版社：電子工業出版社
- 出版時間：2018年11月1日
- 頁數：172 頁
- 開本：16 開
- ISBN：9787121348440
內容簡介,目錄,
內容簡介
本書結合無人飛行器的最新發展，對涵道式單旋翼的無人飛行器進行研究，包括動力學建模、飛控系統、姿態控制等。全書共11章，主要內容包括：涵道式無人飛行器概述，坐標系及其變換，大氣擾動，螺旋槳的氣動理論，舵面及涵道的空空氣動力學分析，涵道式無人飛行器的數學模型，涵道式無人飛行器的飛控系統，飛行器姿態控制器設計，飛行器懸停狀態魯棒滿意容錯控制，針對飛行器大角度機動的跟蹤控制，多無人飛行器協同任務簡介。 本書可供飛行器領域的研究人員和工程設計人員學習、參考。
目錄
第1章 涵道式無人飛行器概述 1
1.1 涵道式無人飛行器的特點 1
1.2 涵道式無人飛行器的工作原理 2
1.3 涵道式無人飛行器的發展現狀 4
1.3.1 涵道式無人飛行器的國外發展現狀 4
1.3.2 涵道式無人飛行器的國內發展現狀 8
1.4 涵道式無人飛行器飛行控制技術研究現狀 9
第2章 坐標系及其變換 12
2.1 常用坐標系 12
2.1.1 本體坐標系 12
2.1.2 地面坐標系 13
2.1.3 速度坐標系 13
2.1.4 航跡坐標系 13
2.2 飛行器的運動參數 13
2.2.1 飛行器的姿態角 13
2.2.2 航跡角 14
2.2.3 攻角與側滑角 14
2.3 坐標變換 14
2.3.1 地面坐標系與本體坐標系間的變換 14
2.3.2 本體坐標系與速度坐標系間的變換 15
2.3.3 航跡坐標系與速度坐標系間的變換 15
2.3.4 本體坐標系與航跡坐標系間的變換 16
2.4 四元數法 16
2.4.1 四元數的運算法則 16
2.4.2 用四元數表示旋轉 18
2.4.3 用四元數表示坐標變換 20
2.4.4 四元數與歐拉角的關係 22
第3章 大氣擾動 24
3.1 大氣的靜態特性 24
3.2 伯努利方程 25
3.2.1 理想流體的運動微分方程 25
3.2.2 理想流體的能量方程 26
3.2.3 實際流體的能量方程 26
3.3 氣體的黏性 27
3.3.1 質量守恆定律——連續方程 28
3.3.2 動量守恆定律——運動方程 29
3.3.3 能量守恆定律——黏性流體的能量方程 33
3.4 壓縮性 37
3.5 大氣的動態特性 38
第4章 螺旋槳的氣動理論 40
4.1 葉素理論 40
4.2 動量理論 42
4.3 渦流理論 44
第5章 舵面及涵道的空氣動力學分析 47
5.1 計算流體力學介紹 47
5.2 理論基礎 48
5.2.1 復勢函式及復速度 48
5.2.2 典型復勢 50
5.2.3 空氣動力學基本方程的建立 53
5.2.4 計算空氣動力學的基本方法 56
5.3 面元法 57
5.4 空氣動力學模型的簡化 61
5.4.1 氣體性質假設 61
5.4.2 簡化的流體力學模型 62
5.5 舵面仿真分析 63
5.5.1 舵的幾何外形的計算 63
5.5.2 舵的表面壓力計算 64
5.6 涵道的動力學分析 66
5.6.1 涵道周圍流場仿真 67
5.6.2 涵道的簡化分析 69
第6章 涵道式無人飛行器數學模型 72
6.1 基本假設 72
6.2 非線性數學模型的建立 72
6.3 小擾動線性化 77
第7章 涵道式無人飛行器的飛控系統 83
7.1 測量元件 83
7.1.1 陀螺敏感器 83
7.1.2 加速度感測器 86
7.1.3 高度感測器 87
7.2 GPS接收機 88
7.3 遙控遙測和地面監測 89
7.4 執行機構 90
7.4.1 電液伺服閥和作動筒的工作原理 90
7.4.2 位移感測器的工作原理 92
第8章 飛行器姿態控制器設計 93
8.1 不確定性的定義 93
8.2 不確定性的來源 94
8.3 狀態反饋H∞控制器設計 95
8.3.1 標準的H∞控制問題 95
8.3.2 狀態反饋H∞控制方法 97
8.4 狀態反饋H∞-D穩定性控制 98
8.4.1 問題描述 98
8.4.2 H∞-D穩定性分析 99
8.4.3 H∞-D穩定狀態反饋控制器設計 103
8.4.4 飛行器姿態控制數值仿真研究 109
8.5 輸出反饋H∞-D穩定控制 113
8.5.1 問題描述 114
8.5.2 動態輸出H∞-D穩定反饋控制器穩定性分析 115
8.5.3 動態輸出H∞-D穩定反饋控制器設計 119
8.5.4 飛行器姿態控制數值仿真研究 120
8.6 巡航狀態下的姿態跟蹤驗證 123
8.6.1 軌跡控制律設計 123
8.6.2 仿真分析 125
第9章 飛行器懸停狀態魯棒滿意容錯控制 128
9.1 引言 128
9.2 針對飛行器執行器故障的D穩定H∞魯棒容錯控制 128
9.2.1 問題描述 128
9.2.2 飛行器執行器故障時D穩定H∞魯棒容錯控制器設計 130
9.2.3 執行器故障容錯控制仿真研究 132
9.3 針對飛行器感測器故障的D穩定H∞魯棒容錯控制 137
9.3.1 問題描述 137
9.3.2 飛行器感測器故障的D穩定H∞魯棒容錯控制設計 138
9.3.3 感測器故障的容錯控制仿真研究 140
第10章 針對飛行器大角度機動的跟蹤控制 144
10.1 自適應滑模變結構控制的問題描述 144
10.2 趨近律設計方法 145
10.3 控制律設計 146
10.4 穩定性分析 148
10.5 姿態控制仿真結果 148
第11章 多無人飛行器協同任務簡介 154
11.1 多無人飛行器協同任務的意義 154
11.2 多無人飛行器協同任務的國內外研究成果 154
參 考 文 獻 157
