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Beihang University

多旋翼飞行器设计与控制

Beihang University via XuetangX

Overview

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本门课程讲授多旋翼设计、动态模型建立、状态估计、控制和决策等方面的基础知识。涉及到空气流体力学、电机、电路、材料结构、理论力学、以及导航、制导与控制各个学科的基础知识,具有基础性和系统性两个特色。因此,有利于学生将已学知识融会贯通,着重培养学生解决问题的综合能力。

(1)基础性

本课程力求绝大部分多旋翼涉及的内容能够包含,使得具有自动化专业本科知识的学生就能够听懂这门课。

(2)系统性

本课程目的是介绍多旋翼飞行器系统性的全貌,而不仅仅是某一个技术点。




Syllabus

  • 第一讲 绪论
    • 1.1 多旋翼的基本概念
    • 1.2 多旋翼遥控和性能评估
    • 1.3 多旋翼技术发展历史
  • 第二讲 基本组成
    • 2.1 总体介绍
    • 2.2 机体
    • 2.3.1 动力系统-螺旋桨
    • 2.3.2 动力系统-电机
    • 2.3.3 动力系统-电调
    • 2.3.4 动力系统-电源
    • 2.4 指挥控制系统
    • 2.5 通信系统
    • 2.6 载荷系统
  • 第三讲 机架设计
    • 3.1 布局设计
    • 3.2 结构设计
  • 第四讲 动力系统建模和估算
    • 4.1 问题描述
    • 4.2 动力系统模型
    • 4.3 性能评估(上)
    • 4.4 性能评估(下)
    • 4.5 动力系统设计
  • 第五讲 坐标系和姿态表示
    • 5.1旋转矩阵
    • 5.2 四元数
  • 第六讲 多旋翼的运动模型和参数测量
    • 6.1 多旋翼控制模型
    • 6.2 多旋翼气动阻力模型
    • 6.3 多旋翼的运动模型和参数测量
  • 第七讲 多旋翼的传感器模型以及校正
    • 7.1 三轴加速度计
    • 7.2 三轴陀螺仪
    • 7.3 三维磁力计
    • 7.4 超声波测距模块
    • 7.5 气压计
    • 7.6 激光扫描测距雷达
    • 7.7 全球定位系统GNSS
    • 7.8 摄像机
  • 第八讲 可观性和卡尔曼滤波
    • 8.1 可观性和卡尔曼滤波
    • 8.2 可观性和卡尔曼滤波2
  • 第九讲 多旋翼的运动信息估计
    • 9.1 姿态估计
    • 9.2 位置估计
    • 9.3 速度估计
    • 9.4 障碍估计
  • 第十讲 多旋翼的稳定性与可控性_提词器
    • 10.1 稳定性的定义
    • 10.2 稳定性判据
    • 10.3 可控性的基本概念
    • 10.4 多旋翼飞行器的可控性
  • 第十一讲 多旋翼的底层控制_提字器
    • 11.1 底层控制框架和模型化简
    • 11.2 位置控制
    • 11.3 姿态控制
    • 11.4 控制分配
    • 11.5 电机控制
  • 第十二讲 基于半自主飞控平台的位置控制
    • 12.1 问题描述
    • 12.2 系统辨识
    • 12.3 位置控制器设计
  • 第十三讲 多旋翼的任务决策
    • 13.1 多旋翼的任务决策(1.全自主控制)
    • 13.2多旋翼的任务决策(2.半自主控制)
  • 第十四讲 健康评估与失效保护
    • 14.1 健康评估与失效保护(1.决策层的目的和意义)
    • 14.2 健康评估与失效保护(2.安全问题)
    • 14.3 健康评估与失效保护(3.健康评估)
    • 14.4 健康评估与失效保护(4.失效保护)
    • 14.5 健康评估与失效保护(5.安全决策实现)
  • 第十五讲 展望
    • 15.1 多旋翼的新设计
    • 15.2 多旋翼的新应用
    • 15.3 需求和技术创新方向
    • 15.4 多旋翼的新发展
  • 期末考试

    Taught by

    Quan Quan

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