一本介紹現代飛行機器人的書其中介紹了小型和微型旋翼無人機的建模與控制近年來日本自主無人機在民用領域的研究和發展自主四傾斜翼無人機的研發：設計、建模和控制自主四傾斜翼無人機的研發：設計、建模和控制
基本介紹
- 書名：自主飛行機器人——無人機和微型無人機
- 作者：肖陽、張璇子、孟憲權
- ISBN：978-7-118-09477-0
- 頁數：267
- 定價：68.00
- 出版時間：2014年8月
基本信息,目 錄,
基本信息
書名自主飛行機器人——無人機和微型無人機
書號978-7-118-09477-0
作者肖陽、張璇子、孟憲權
出版時間2014年8月
版次1版1次
開本16
裝幀精裝
出版基金裝備科技譯著出版基金
頁數267
字數326
中圖分類V279
叢書名
定價68.00
目 錄
第1章 緒論
1.1 什麼是無人機和微型無人機?
1.2 無人機和微型無人機：定義、歷史、分類和套用
1.2.1 定義
1.2.2 無人機歷史發展概述
1.2.3 無人機的分類
1.2.4 套用
1.3 近年來日本自主無人機在民用領域的研究和發展
1.4 民用自主無人機控制與作業系統的主題和前景
1.5 自主無人機與微型無人機的未來研究和發展
參考文獻
第一部分 小型和微型旋翼無人機的建模與控制
第2章 小型和微型無人直升機的基礎建模與控制
2.1 引言
2.2 小型和微型直升機的基本建模
2.2.1 小型和微型無人直升機
2.2.2 單旋翼直升機的建模
2.2.3 共軸旋翼直升機的建模
2.3 小型無人直升機的控制系統設計
2.3.1 最優控制
2.3.2 最優預先控制
2.4 試驗
2.4.1 單旋翼直升機的試驗裝置
2.4.2 共軸旋翼直升機的試驗裝置
2.4.3 靜態飛行控制
2.4.4 軌跡跟蹤控制
2.5 小結
參考文獻
第3章 使用LQG控制器的微型四旋翼無人機的自主控制
3.1 引言
3.2 試驗平台介紹
3.3 試驗裝置
3.3.1 嵌入式控制系統
3.3.2 地面控制站
3.4 建模和控制器的設計
3.4.1 建模
3.4.2 控制器的設計
3.5 試驗及試驗結果
3.6 小結
參考文獻
第4章 自主四傾斜翼無人機的研發：設計、建模和控制
4.1 引言
4.2 四傾斜翼無人機
4.3 四傾斜翼無人機的建模
4.3.1 坐標系
4.3.2 偏航模型
4.3.3 滾轉和俯仰姿態模型
4.4 姿態控制系統設計
4.4.1 偏航動力學的控制系統設計
4.4.2 滾轉和俯仰動力學控制系統設計
4.5 試驗
4.5.1 航向控制試驗
4.5.2 滾轉和俯仰姿態控制試驗
4.6 過渡狀態下的控制性能驗證
4.7 小結
參考文獻
第5章 用於遞階控制設計的直升機模型的線性化與辨識
5.1 引言
5.2 建模
5.2.1 聯動裝置
5.2.2 主旋翼和穩定桿的動力學
5.2.3 機身運動的動力學
5.2.4 小型直升機建模
5.2.5 參數辨識與驗證
5.3 控制器設計
5.3.1 控制系統的結構
5.3.2 姿態控制器設計
5.3.3 平飛運動控制系統
5.4 試驗
5.4.1 航空電子設備結構
5.4.2 姿態控制
5.4.3 懸停和平飛控制
5.5 小結
參考文獻
第二部分 旋翼無人機和微型無人機的先進飛行控制系統
第6章 小型直升機自轉機動飛行分析及其在緊急迫降中的套用
6.1 引言
6.2 自轉
6.2.1 槳葉微元上的氣動力
6.2.2 自轉時的空氣動力學
6.3 基於葉素理論的非線性自轉模型
6.3.1 拉力
6.3.2 扭矩
6.3.3 誘導速度
6.4 自轉模型的校驗
6.4.1 試驗數據
6.4.2 自轉模型的驗證
6.4.3 誘導速度估算方法的改進
6.4.4 誘導速度估算方法的有效性
6.4.5 仿真
6.5 試驗
6.5.1 自轉著陸控制
6.5.2 垂直速度控制
6.6 線性化
6.6.1 離散狀態空間模型
6.6.2 基於神經網路的參數確定
6.6.3 仿真
6.7 總結
參考文獻
第7章 基於前饋序列控制的小型無人直升機自主特技飛行
7.1 引言
7.2 硬體設定
7.3 手動飛行辨識
7.4 軌跡設定及仿真
7.5 執行原理和試驗
7.6 飛行高度與速度
7.7 小結
參考文獻
第8章 垂直起降無人機的數學建模和非線性控制
8.1 引言
8.2 小型及微型垂直起降無人機的動力學模型
8.2.1 剛體動力學
8.2.2 氣動力和扭矩
8.3 非線性多級飛行控制器：設計和穩定
8.3.1 飛行控制器設計
8.3.2 全閉環系統的穩定性分析
8.4 無人機系統集成：航空電子設備及實時軟體
8.4.1 航空器描述
8.4.2 導航感測器及實時架構
8.4.3 制導、導航和控制系統及其實時實現
8.5 飛行測試和試驗結果
8.5.1 姿態軌跡跟蹤
8.5.2 自動起飛、懸停和降落
8.5.3 長距離飛行
8.5.4 全自主航點導航
8.5.5 任意路徑跟蹤
8.6 小結
附錄
參考文獻
第9章 套用預測控制的多架小型自主直升機的編隊飛行控制
9.1 引言
9.2 控制系統配置
9.3 長機—僚機路徑規劃器設計
9.4 基於模型預測控制的制導控制器設計
9.4.1 速度控制系統
9.4.2 坐標模型
9.4.3 模型預測控制器設計
9.4.4 觀測器設計
9.5 仿真和試驗
9.5.1 仿真
9.5.2 試驗
9.5.3 約束和防止空中相撞
9.5.4 抗干擾的魯棒性
9.6 小結
參考文獻
第三部分 短程無人機的制導與導航
第10章 小型飛行器的制導與導航系統
10.1 引言
10.2 微型旋翼無人機的嵌入式制導系統
10.2.1 任務定義和路徑規劃
10.2.2 飛行模式管理
10.2.3 安全程式和飛行終止系統
10.2.4 參考軌跡的實時生成
10.3 航空飛行器的傳統導航系統
10.3.1 姿態和航向參考系統
10.3.2 坐標和速度估算
10.3.3 運用壓力感測器和慣性導航系統的高度估算
8.5.3 長距離飛行
8.5.4 全自主航點導航
8.5.5 任意路徑跟蹤
8.6 小結
附錄
參考文獻
第9章 套用預測控制的多架小型自主直升機的編隊飛行控制
9.1 引言
9.2 控制系統配置
9.3 長機—僚機路徑規劃器設計
9.4 基於模型預測控制的制導控制器設計
9.4.1 速度控制系統
9.4.2 坐標模型
9.4.3 模型預測控制器設計
9.4.4 觀測器設計
9.5 仿真和試驗
9.5.1 仿真
9.5.2 試驗
9.5.3 約束和防止空中相撞
9.5.4 抗干擾的魯棒性
9.6 小結
參考文獻
第三部分 短程無人機的制導與導航
第10章 小型飛行器的制導與導航系統
10.1 引言
10.2 微型旋翼無人機的嵌入式制導系統
10.2.1 任務定義和路徑規劃
10.2.2 飛行模式管理
10.2.3 安全程式和飛行終止系統
10.2.4 參考軌跡的實時生成
10.3 航空飛行器的傳統導航系統
10.3.1 姿態和航向參考系統
10.3.2 坐標和速度估算
10.3.3 運用壓力感測器和慣性導航系統的高度估算
10.4 GPS失效情況下的視覺導航系統
10.4.1 視覺流飛行控制
10.4.2 特徵跟蹤的視覺驅動里程儀
10.4.3 目標跟蹤的色覺系統
10.4.4 用於微型無人機精確定位和著陸的基於立體視覺的系統
10.5 小結
參考文獻
第11章 低成本姿態四元感測器的設計與套用
11.1 引言
11.2 坐標系和四元數
11.2.1 坐標系定義
11.2.2 四元數
11.3 姿態和航向估算算法
11.3.1 過程模型構造
11.3.2 擴展卡爾曼濾波算法
11.3.3 實際套用
11.4 套用與評價
11.5 小結
參考文獻
第12章 微型無人機基於視覺的導航和視覺伺服系統
12.1 引言
12.1.1 空中視覺導航的相關工作
12.1.2 基於視覺的自動駕駛儀的介紹
12.2 用於飛行路徑積分的空中視覺里程儀
12.2.1 特徵選擇和跟蹤
12.2.2 圖像坐標系中飛行器偽運動的估算
12.2.3 旋轉效應補償
12.3 用於距離判定和無人機運動復原的自適應觀測器
12.3.1 自適應視覺觀測器的數學公式
12.3.2 遞歸最小二乘法通則
12.3.3 RLS算法在範圍（高度）估算中的套用
12.3.4 視覺估值、慣性和壓力感測器數據的融合
12.4 非線性3D飛行控制器：設計和穩定性
12.4.1 旋翼機動力學建模
12.4.2 飛行控制器設計
12.4.3 閉環系統的穩定性和魯棒性
10.4.1 視覺流飛行控制
10.4.2 特徵跟蹤的視覺驅動里程儀
10.4.3 目標跟蹤的色覺系統
10.4.4 用於微型無人機精確定位和著陸的基於立體視覺的系統
10.5 小結
參考文獻
第11章 低成本姿態四元感測器的設計與套用
11.1 引言
11.2 坐標系和四元數
11.2.1 坐標系定義
11.2.2 四元數
11.3 姿態和航向估算算法
11.3.1 過程模型構造
11.3.2 擴展卡爾曼濾波算法
11.3.3 實際套用
11.4 套用與評價
11.5 小結
參考文獻
第12章 微型無人機基於視覺的導航和視覺伺服系統
12.1 引言
12.1.1 空中視覺導航的相關工作
12.1.2 基於視覺的自動駕駛儀的介紹
12.2 用於飛行路徑積分的空中視覺里程儀
12.2.1 特徵選擇和跟蹤
12.2.2 圖像坐標系中飛行器偽運動的估算
12.2.3 旋轉效應補償
12.3 用於距離判定和無人機運動復原的自適應觀測器
12.3.1 自適應視覺觀測器的數學公式
12.3.2 遞歸最小二乘法通則
12.3.3 RLS算法在範圍（高度）估算中的套用
12.3.4 視覺估值、慣性和壓力感測器數據的融合
12.4 非線性3D飛行控制器：設計和穩定性
12.4.1 旋翼機動力學建模
12.4.2 飛行控制器設計
12.4.3 閉環系統的穩定性和魯棒性
12.5 無人機平台和軟體實現
12.5.1 無人機平台介紹
12.5.2 實時軟體的運行
12.6 基於視覺飛行的試驗結果
12.6.1 旋轉效應補償和高度估算的靜態測試
12.6.2 自主起飛和著陸情況下的室外自主懸停
12.6.3 任意目標下的自主起飛、精確懸停和精準自動降落
12.6.4 自動起飛和著陸情況下的地面移動目標跟蹤
12.6.5 使用視覺的基於速度控制的軌跡跟蹤
12.6.6 採用視覺估算的基於坐標控制的軌跡跟蹤
12.6.7 基於GPS的航點導航和與視覺里程儀估算的比較
12.6.8 討論
12.7 小結
參考文獻
第13章 使用紅外和超音波感測器的室內自主飛行與精準自主著陸
13.1 引言
13.2 系統組成
13.2.1 試驗平台介紹
13.2.2 移動式測距系統
13.2.3 微型無人機作業系統
13.3 坐標測量原理
13.3.1 基本原理
13.3.2 坐標系定義
13.3.3 邊緣檢測
13.3.4 坐標計算
13.4 建模與控制器設計
13.4.1 控制系統組成
13.4.2 建模
13.4.3 參數辨識
13.4.4 控制器
13.5 試驗
13.5.1 自主懸停試驗
13.5.2 自主著陸試驗
13.6 小結
參考文獻
12.5.1 無人機平台介紹
12.5.2 實時軟體的運行
12.6 基於視覺飛行的試驗結果
12.6.1 旋轉效應補償和高度估算的靜態測試
12.6.2 自主起飛和著陸情況下的室外自主懸停
12.6.3 任意目標下的自主起飛、精確懸停和精準自動降落
12.6.4 自動起飛和著陸情況下的地面移動目標跟蹤
12.6.5 使用視覺的基於速度控制的軌跡跟蹤
12.6.6 採用視覺估算的基於坐標控制的軌跡跟蹤
12.6.7 基於GPS的航點導航和與視覺里程儀估算的比較
12.6.8 討論
12.7 小結
參考文獻
第13章 使用紅外和超音波感測器的室內自主飛行與精準自主著陸
13.1 引言
13.2 系統組成
13.2.1 試驗平台介紹
13.2.2 移動式測距系統
13.2.3 微型無人機作業系統
13.3 坐標測量原理
13.3.1 基本原理
13.3.2 坐標系定義
13.3.3 邊緣檢測
13.3.4 坐標計算
13.4 建模與控制器設計
13.4.1 控制系統組成
13.4.2 建模
13.4.3 參數辨識
13.4.4 控制器
13.5 試驗
13.5.1 自主懸停試驗
13.5.2 自主著陸試驗
13.6 小結
參考文獻
索引
