多旋翼飞行器设计与控制

本书覆盖了多旋翼飞行器设计的大部分内容，共十五章，包括多旋翼飞行器基础知识、布局、动力系统、建模、感知、控制和决策等部分。旨在将多旋翼飞行器工程实践中应用的设计原则组织起来，并强调基础概念的重要性，具有基础性、实用性、综合性和系统性等特点。本书可以用作高年级本科生以及研究生教材，或者作为该领域研究的入门指南，还可以作为多旋翼飞行器工程师的自学教材。另外，本书也可以作为其他无人飞行系统乃至无人系统的补充阅读材料。

全权，北京航空航天大学副教授，博士，新加坡国立大学Research Fellow，已受邀为加拿大多伦多大学访问教授，获得北京航空航天大学蓝天新秀、北京市青年英才计划支撑。

第1章绪论1
1.1基本概念2
1.1.1常见飞行器分类2
1.1.2无人驾驶飞机和航空模型飞机4
1.2多旋翼遥控和性能评估5
1.2.1遥控5
1.2.2性能评估9
1.2.3瓶颈11
1.3多旋翼发展历史11
1.3.1休眠期12
1.3.2复苏期13
1.3.3发展期14
1.3.4活跃期15
1.3.5爆发期16
1.3.6评注19
1.4本书的目的和写作结构19
1.4.1本书的目的19
1.4.2写作结构20
习题123
参考文献23
第一篇设计篇
第2章基本组成28
2.1总体介绍29
2.2机架31
2.2.1机身31
2.2.2起落架32
2.2.3涵道32
2.3动力系统33
2.3.1螺旋桨33
2.3.2电机36
2.3.3电调39
2.3.4电池40
2.4指挥控制系统42
2.4.1遥控器和接收机42
2.4.2自驾仪44
2.4.3地面站47
2.4.4数传电台47
本章小结48
习题249
参考文献49
第3章机架设计50
3.1布局设计51
3.1.1机架布局51
3.1.2气动布局58
3.2结构设计59
3.2.1机架结构设计原则59
3.2.2减振考虑59
3.2.3减噪考虑61
本章小结62
习题363
参考文献63
第4章动力系统建模和估算64
4.1问题描述65
4.2动力系统建模66
4.2.1螺旋桨建模66
4.2.2电机建模68
4.2.3电调建模69
4.2.4电池建模70
4.3性能估算70
4.3.1求解问题170
4.3.2求解问题271
4.3.3求解问题373
4.3.4求解问题474
4.4实验测试76
4.5附录77
4.5.1求解螺旋桨拉力系数与转矩系数的详细步骤77
4.5.2求解电机等效电压和电流的详细步骤79
本章小结82
习题482
参考文献83
第二篇建模篇
第5章坐标系和姿态表示88
5.1坐标系89
5.2姿态表示89
5.2.1欧拉角90
5.2.2旋转矩阵93
5.2.3四元数95
本章小结105
习题5105
参考文献105
第6章动态模型和参数测量107
6.1多旋翼控制模型108
6.1.1总体描述108
6.1.2多旋翼飞行控制刚体模型109
6.1.3控制效率模型112
6.1.4动力单元模型114
6.2多旋翼气动阻力模型115
6.2.1桨叶挥舞115
6.2.2多旋翼气动阻力模型116
6.3多旋翼模型参数测量117
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