《高機動能力旋翼無人飛行器設計與控制》是2024年科學出版社出版的圖書。
基本介紹
- 中文名：高機動能力旋翼無人飛行器設計與控制
- 出版時間：2024年3月1日
- 出版社：科學出版社
- ISBN：9787030781734
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
多旋翼無人飛行器技術發展迅速，套用廣泛，在生產和生活中發揮著日益重要的作用。傳統旋翼無人飛行器具有欠驅動特性，其平移和旋轉運動存在強耦合，限制了飛行器的機動性能；在高機動能力、高容錯和抗擾能力要求的套用場合，非平面配置的多旋翼無人飛行器正獲得越來越多的重視。《高機動能力旋翼無人飛行器設計與控制》從多種新形態旋翼無人飛行器的結構特點入手，闡述其運動和動力學建模、可控性評估、控制率分配和控制策略設計，由物理概念拓展到較深入的非線性系統分析和控制理論，《高機動能力旋翼無人飛行器設計與控制》由淺入深、循序漸進，便於讀者理解。
圖書目錄
第1 章緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.1.1 研究背景 1
1.1.2 研究意義 2
1.2 國內外研究現狀 3
1.2.1 過驅動多旋翼飛行器最佳化設計 4
1.2.2 飛行器姿態描述方法 11
1.2.3 多旋翼飛行器控制策略 12
1.2.4 多旋翼飛行器軌跡規劃策略 16
1.3 研究內容及方法 18
第2 章多旋翼飛行器可控性評估 22
2.1 引言 22
2.2 多旋翼飛行器系統組成及運動機理 23
2.2.1 系統組成 23
2.2.2 運動機理 27
2.2.3 動力學建模 29
2.3 多旋翼飛行器可控性分析 30
2.3.1 轉子旋轉方向的影響 33
2.3.2 機臂旋轉的影響 34
2.3.3 機臂傾斜的影響 35
2.4 多旋翼飛行器結構容錯性分析 38
2.4.1 共面配置結構的容錯性 38
2.4.2 非共面配置結構的容錯性 41
2.5 本章小結 44
第3 章大角度機動矢量四旋翼飛行器及其5D 軌跡跟蹤控制 45
3.1 引言 45
3.2 結構設計與運動機理分析 46
3.2.1 結構設計 46
3.2.2 運動模式分析 48
3.2.3 可控性分析 51
3.3 控制器設計 52
3.3.1 動力學模型 52
3.3.2 非線性模型預測控制 54
3.3.3 控制分配 57
3.4 實驗驗證 58
3.4.1 樣機製作 58
3.4.2 傾轉懸停測試 59
3.4.3 軌跡跟蹤測試 61
3.4.4 地面行駛測試 63
3.5 本章小結 64
第4 章模組化可重構多旋翼飛行器及其6D 軌跡跟蹤控制 66
4.1 引言 66
4.2 結構設計 68
4.2.1 雙自由度傾轉模組設計 68
4.2.2 拓撲結構分析 70
4.3 動力學模型 77
4.3.1 雙自由度傾轉模組 77
4.3.2 多旋翼飛行器動力學幾何描述 79
4.4 控制器設計 80
4.5 仿真測試 83
4.5.1 雙旋翼飛行器 83
4.5.2 過驅動四旋翼飛行器 84
4.5.3 全向飛行器 84
4.6 實驗驗證 86
4.6.1 樣機實現 86
4.6.2 雙自由度傾轉模組測試 86
4.6.3 懸停測試 87
4.6.4 全向運動測試 89
4.7 本章小結 90
第5 章微型過驅動八旋翼飛行器碰撞恢復控制及其*優軌跡 91
5.1 引言 91
5.2 結構設計與運動機理分析 92
5.2.1 樣機最佳化設計 93
5.2.2 動力學模型 99
5.3 控制器框架 99
5.3.1 姿態控制策略 100
5.3.2 外部力矩估計 102
5.4 “順勢而為”仿生三維碰撞恢復策略 102
5.4.1 碰撞恢復策略描述 102
5.4.2 “順勢而為”軌跡生成 104
5.4.3 實驗驗證 107
5.5 *優時間6D 軌跡生成算法 113
5.5.1 空間域軌跡生成 113
5.5.2 時間域軌跡生成 114
5.5.3 數值求解 116
5.5.4 實驗驗證 118
5.6 本章小結 123
第6 章新型同步傾斜轉子六旋翼飛行器的設計與控制 124
6.1 引言 124
6.2 機械結構設計 125
6.3 系統建模與分析 127
6.3.1 動力學模型 127
6.3.2 飛行器分析與討論 129
6.3.3 雙錐可達集 130
6.4 全姿態幾何控制 131
6.4.1 位置控制 132
6.4.2 姿態控制 133
6.4.3 控制分配 135
6.5 仿真測試 135
6.5.1 傾轉懸停仿真實驗 135
6.5.2 軌跡跟蹤仿真實驗 136
6.6 實驗驗證 136
6.6.1 樣機製作 136
6.6.2 定點姿態傾斜實驗 137
6.6.3 6D 軌跡跟蹤實驗 137
6.7 本章小結 140
第7 章結論與展望 141
參考文獻 143
