多旋翼飞行器设计与控制-易科机器人实验室

课程详情

空中机器人&多旋翼飞行器最佳入门课程

◆课程概述：

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。

先修课程与专业基础：自动控制原理，航空航天概论、理论力学、线性系统（建议）
课件下载地址：https://rfly.buaa.edu.cn/course

◆授课目标：

对多旋翼、无人机和自动驾驶技术感兴趣想要入门的人群；具备航空和自动化专业背景的学生、工程师或管理者。

◆课程大纲

第1讲：绪论

1.1本门课的安排

1.2前言

1.3基本概念

1.4多旋翼操控和评价

1.5多旋翼技术发展历史

第1讲：绪论测验

第2讲：基本组成

2.1前言

2.2总体介绍

2.3机架

2.4动力系统

2.5指挥控制系统

2.6本讲小结

第2讲：基本组成测验

第3讲：机架设计

3.1前言

3.2布局设计

3.3结构设计

3.4本讲小结

第3讲：机架设计测验

第4讲：动力系统建模和估算

4.1前言

4.2总体描述

4.3动力系统模型

4.4性能计算和实验验证

4.5评估网站 Flyeval.com介绍

4.6本讲小结

第4讲：动力系统建模和估算测验

第5讲：坐标系和姿态表示

5.1前言

5.2坐标系

5.3欧拉角

5.4旋转矩阵

5.5四元数

5.6本讲小结

第5讲：坐标系和姿态表示测验

第6讲：动态模型和参数测量

6.1前言

6.2多旋翼控制模型

6.3多旋翼气动阻力模型

6.4多旋翼模型参数测量

6.5本讲小结

第6讲：动态模型和参数测量测验

第7讲：传感器的校正和测量模型

7.1前言

7.2三轴加速计

7.3三轴陀螺仪

7.4三轴磁力计

7.5超声波测距仪

7.6气压计

7.7二维激光测距仪

7.8全球定位系统（GPS）

7.9摄像机

7.10本讲小结

第7讲：传感器的校正和测量模型测验

第8讲：可观性和卡尔曼滤波器

8.1前言

8.2可观性

8.3卡尔曼滤波器

8.4多速率卡尔曼滤波器

8.5扩展卡尔曼滤波器

8.6本讲小结

第8讲：可观性和卡尔曼滤波器测验

第9讲：状态估计

9.1前言

9.2姿态估计

9.3位置估计

9.4速度估计

9.5障碍估计

9.6本讲小结

第9讲：状态估计测验

第10讲：稳定性与可控性

10.1前言

10.2稳定的定义

10.3稳定性判据

10.4可控性的基本概念

10.5多旋翼飞行器的可控性

10.6本讲小结

第10讲：稳定性与可控性测验

第11讲：底层飞行控制

11.1前言

11.2多旋翼底层控制框架和模型化简

11.3位置控制

11.4姿态控制

11.5控制分配

11.6电机控制

11.7本讲小结

第11讲：底层飞行控制测验

第12讲：基于半自主自驾仪的位置控制

12.1前言

12.2问题描述

12.3系统辨识

12.4位置控制器设计

12.5仿真研究

12.6本讲小结

第12讲：基于半自主自驾仪的位置控制测验

第13讲：任务决策

13.1前言

13.2全自动控制

13.3半自动控制

13.4本讲小结

第13讲：任务决策测验

第14讲：健康评估和失效保护

14.1前言

14.2决策层的目的和意义

14.3安全问题

14.4健康评估

14.5失效保护

14.6安全决策实现

14.7本讲小结

第14讲：健康评估和失效保护测验

第15讲：展望

15.1前言

15.2新技术展望

15.3需求和技术创新方向

15.4风险和建议

15.5机遇和挑战

第15讲：展望测验

◆预备知识

◆证书要求

◆参考资料

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