第1章 多旋翼飛行器現(xiàn)狀、發(fā)展及本書內(nèi)容 001

第2章 四旋翼飛行器基本組成、原理和性能計(jì)算 007
2.1 飛行器的基本組成 007
2.2 氣動(dòng)布局特點(diǎn) 008
2.3 產(chǎn)生升力的方法 009
2.4 產(chǎn)生力矩的方法 010
2.5 力、力矩及運(yùn)動(dòng)變量在參考坐標(biāo)系中的表示 011
2.6 姿態(tài)運(yùn)動(dòng)和操縱原理 013
2.7 軌跡運(yùn)動(dòng)和操縱原理 016
2.8 基本性能計(jì)算 017
2.8.1 懸停性能 018
2.8.2 垂直飛行性能 022
2.8.3 前飛性能 025
2.9 四旋翼飛行器性能計(jì)算實(shí)例 025
2.9.1 四旋翼飛行器的有關(guān)數(shù)據(jù) 025
2.9.2 懸停性能計(jì)算 026
2.9.3 垂直飛行性能計(jì)算 028
2.9.4 前飛性能計(jì)算 031
2.9.5 性能數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用 032

第3章 剛體運(yùn)動(dòng)方程 036
3.1 建立運(yùn)動(dòng)方程的意義、假設(shè)和方法 036
3.2 四旋翼飛行器所受力和力矩 038
3.2.1 升力 038
3.2.2 阻力 039
3.2.3 力矩 043
3.3 懸停運(yùn)動(dòng)方程 045
3.3.1 機(jī)體坐標(biāo)系下的力方程 046
3.3.2 機(jī)體坐標(biāo)系下的力矩方程 047
3.3.3 運(yùn)動(dòng)學(xué)方程 047
3.3.4 幾何關(guān)系方程 048
3.4 垂直運(yùn)動(dòng)方程 048
3.5 前飛運(yùn)動(dòng)方程 050
3.5.1 速度坐標(biāo)系下的力方程 050
3.5.2 機(jī)體坐標(biāo)系下的力矩方程 051
3.5.3 運(yùn)動(dòng)學(xué)方程 052
3.5.4 幾何關(guān)系方程 052

第4章 平衡運(yùn)動(dòng)特性 054
4.1 懸停平衡特性 054
4.1.1 平衡運(yùn)動(dòng)表示和方程 054
4.1.2 平衡運(yùn)動(dòng)條件和性質(zhì) 055
4.2 垂直運(yùn)動(dòng)平衡特性 057
4.2.1 平衡運(yùn)動(dòng)表示及方程 057
4.2.2 平衡運(yùn)動(dòng)條件和性質(zhì) 057
4.3 前飛運(yùn)動(dòng)平衡特性 059
4.3.1 平衡運(yùn)動(dòng)表示及方程 059
4.3.2 前飛速度條件和性質(zhì) 059
4.4 前飛縱向機(jī)動(dòng)性 063
4.4.1 機(jī)動(dòng)性和意義 063
4.4.2 縱向機(jī)動(dòng)性運(yùn)動(dòng)描述和靜操縱性 063

第5章 小擾動(dòng)線性化運(yùn)動(dòng)方程和傳遞函數(shù) 068
5.1 小擾動(dòng)線性化運(yùn)動(dòng)方程的建立方法、意義和條件 068
5.2 基準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)和小擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的解耦 069
5.3 懸停小擾動(dòng)線性化方程和傳遞函數(shù) 071
5.3.1 基準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)方程 071
5.3.2 小擾動(dòng)線性化方程的推導(dǎo) 071
5.3.3 小擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)方程 074
5.3.4 小擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的傳遞函數(shù) 075
5.4 垂直運(yùn)動(dòng)小擾動(dòng)線性化方程和傳遞函數(shù) 083
5.4.1 基準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)方程 083
5.4.2 小擾動(dòng)線性化方程的推導(dǎo) 083
5.4.3 小擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)方程 084
5.4.4 小擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的傳遞函數(shù) 085
5.5 前飛小擾動(dòng)線性化方程和傳遞函數(shù) 086
5.5.1 基準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)方程 086
5.5.2 小擾動(dòng)線性化方程的推導(dǎo) 087
5.5.3 小擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)方程 089
5.5.4 小擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的傳遞函數(shù) 092
5.6 運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和操縱性 100
5.6.1 一些共性問題的討論 100
5.6.2 懸停穩(wěn)定性和操縱性 102
5.6.3 垂直運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和操縱性 103
5.6.4 前飛穩(wěn)定性和操縱性 104

第6章 姿態(tài)角控制 106
6.1 一般性問題討論 106
6.1.1 姿態(tài)角速度動(dòng)力學(xué)響應(yīng)模型 106
6.1.2 姿態(tài)角速度控制系統(tǒng)的控制律結(jié)構(gòu) 109
6.1.3 確定姿態(tài)角速度控制律初始參數(shù)的方法 112
6.1.4 姿態(tài)角控制系統(tǒng)及控制律參數(shù)設(shè)計(jì) 113
6.1.5 姿態(tài)角控制系統(tǒng)的工程實(shí)施問題 115
6.2 俯仰角控制系統(tǒng) 117
6.2.1 俯仰角控制系統(tǒng)和控制律 117
6.2.2 俯仰角控制系統(tǒng)對(duì)階躍輸入的響應(yīng)特性 119
6.2.3 俯仰角控制系統(tǒng)的控制指令分配 120
6.3 滾轉(zhuǎn)角和航向角控制系統(tǒng) 121
6.4 不同飛行狀態(tài)下姿態(tài)控制問題 123

第7章 垂直速度和高度控制 124
7.1 垂直速度控制系統(tǒng) 124
7.1.1 垂直速度控制 124
7.1.2 垂直運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型和控制律及參數(shù)確定方法 124
7.1.3 輸出控制分配 127
7.1.4 垂直速度控制律的工程實(shí)現(xiàn) 128
7.2 高度保持控制系統(tǒng) 128
7.2.1 高度保持控制 128
7.2.2 控制律設(shè)計(jì)和參數(shù)確定方法 129
7.3 高度預(yù)選控制 130
7.3.1 高度預(yù)選控制問題 130
7.3.2 高度預(yù)選控制的實(shí)現(xiàn)方法 131
7.4 設(shè)計(jì)與仿真實(shí)例：垂直速度和高度控制系統(tǒng) 132
7.4.1 垂直飛行運(yùn)動(dòng)方程 132
7.4.2 垂直速度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與數(shù)學(xué)仿真 132

第8章 前飛及協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎和高度控制 139
8.1 前飛及協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎控制問題 139
8.2 實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎的條件 140
8.3 協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型 140
8.4 協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎的實(shí)現(xiàn)和側(cè)滑角控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 141
8.5 側(cè)滑角的測(cè)量 142
8.6 輸出控制分配 143
8.7 高度控制問題 143
8.8 設(shè)計(jì)與仿真實(shí)例：前飛控制系統(tǒng) 144
8.8.1 姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 144
8.8.2 高度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 145
8.8.3 橫側(cè)向軌跡控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 146
8.8.4 數(shù)學(xué)仿真設(shè)計(jì) 147
8.8.5 數(shù)學(xué)仿真過程及結(jié)果分析 148

第9章 橫側(cè)向軌跡控制 153
9.1 橫側(cè)向軌跡控制和運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 153
9.1.1 橫側(cè)向軌跡控制問題 153
9.1.2 橫側(cè)向軌跡運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 153
9.2 用協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎對(duì)橫側(cè)向軌跡進(jìn)行控制 154
9.3 用滾轉(zhuǎn)角控制對(duì)橫側(cè)向軌跡進(jìn)行控制 156

第10章 懸停控制 160
10.1 懸�？刂茊栴}和實(shí)現(xiàn)方法 160
10.2 基于姿態(tài)角控制系統(tǒng)的懸�？刂� 160
10.3 使用位移速度控制系統(tǒng)的懸�？刂� 161
10.4 在確定位置處的懸�？刂� 164
10.5 設(shè)計(jì)與仿真實(shí)例：懸�？刂葡到y(tǒng) 166
10.5.1 基于姿態(tài)控制的懸�？刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)與數(shù)學(xué)仿真 166
10.5.2 基于速度控制的懸�？刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)與數(shù)學(xué)仿真 172
10.5.3 定點(diǎn)懸�？刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)與數(shù)學(xué)仿真 177

參考文獻(xiàn) 183

附錄：實(shí)例四旋翼飛行器數(shù)據(jù)和運(yùn)動(dòng)方程 185