內容簡介
本書從四旋翼飛行器的歷史和現狀切入，通過闡述無人機的飛行原理、系統構成、通信協定等，向初學者介紹無人機入門的基礎知識； 從實際開發和套用入手，詳細介紹了自主設計的四旋翼飛行器的硬體框架、常用硬體及其性能和用法、自主開發的軟體系統設計以及飛行控制程式的開發與實踐； 另外，本書還展示了四旋翼飛行器的組裝過程，提供了實現無人機平穩飛行的實用調試經驗，列舉了多項實際套用案例。本書致力於幫助讀者從不會到會，自主搭建四旋翼飛行器、自主編寫程式，並在自製的調試平台上分析數據和調節PID參數，列舉了初次起飛時的常見問題及其解決方法，直到飛行器最終能平穩飛行。 本書適用於對四旋翼飛行器感興趣的初學者入門學習，也可作為參加各種大學生無人機電子設計競賽的大學生們的學習參考用書。
圖書目錄
第1章四旋翼飛行器概述與發展現狀
1.1空中機器人
1.2國內外四旋翼飛行器的研究現狀
1.2.1國外研究現狀
1.2.2國內研究現狀
1.3四旋翼飛行器技術關鍵
1.3.1總體設計最佳化
1.3.2能源動力系統
1.3.3建立數學模型
1.3.4飛行控制
1.3.5定位、導航與通信
第2章四旋翼飛行器飛行原理
2.1基本原理
2.2四旋翼飛行器姿態表示
2.2.1坐標系統建立
2.2.2姿態解算
2.3平衡控制算法
2.3.1四旋翼飛行器的PID調節原理
2.3.2四旋翼飛行器的PID參數整定(利用MATLAB仿真確定
理論參數)
2.4濾波算法
2.4.1卡爾曼濾波算法
2.4.2互補濾波算法
第3章四旋翼飛行器常用通信協定
3.1常用通信接口協定
3.1.1SPI
3.1.2I2C
3.1.3USART
3.2常用RC(RadioController)通信協定
3.2.1PPM
3.2.2PWM
第4章四旋翼飛行器硬體系統設計
4.1四旋翼飛行器系統硬體總體結構
4.1.1主控板
4.1.2外圍感測器
4.1.3遙控器介紹
4.2機架的構造與電機的選用
4.2.1機架結構與設備安裝
4.2.2電機與槳的選用
第5章四旋翼飛行器軟體系統設計
5.1開發工具簡介
5.1.1CCS
5.1.2IAR
5.1.3Keil
5.2飛行控制板控制系統軟體總體設計
5.2.1總體框架
5.2.2初始化
5.2.3中斷處理
5.2.4飛行控制程式中的重要變數列表
5.3四旋翼飛行器具體功能軟體實現
5.3.1定高飛行
5.3.2定點懸停與位移控制
5.3.3數據傳輸設計
5.3.4控制系統設計
5.4地面站軟體設計
5.4.1地面站系統組成與圖形化的界面操作設計
5.4.2與四旋翼飛行器的通信協定
5.4.3遙控器PPM信號捕獲
5.5上位機軟體設計
5.5.1軟體功能
5.5.2軟體實現
第6章四旋翼飛行器製作及調試方法
6.1飛行控制板PCB板製作與調試技術
6.2四旋翼飛行器的組裝
6.2.1飛行器的組裝步驟
6.2.2新組裝四旋翼飛行器的第一次調試過程
6.3常見調試問題與解決方案
6.3.1PID參數調整經驗
6.3.2減少機械振動以提高飛行穩定性
第7章成功案例
7.1競賽作品1——2015年(瑞薩杯)全國大學生電子設計競賽
7.1.1題目要求
7.1.2系統方案
7.1.3實現方案
7.1.4軟硬體方案
7.1.5測試
7.2競賽作品2——2016年(TI杯)上海市大學生電子設計競賽
7.2.1題目要求
7.2.2系統方案
7.2.3實現方案
7.2.4硬體與程式方案
7.2.5測試
7.3畢業設計作品1——目標跟蹤四旋翼飛行器
7.3.1課題概述
7.3.2硬體系統設計
7.3.3飛行控制板軟體系統設計
7.3.4系統板軟體系統設計
7.3.5總結與展望
7.4畢業設計作品2——基於Kinect的穿窗和手勢控制四旋翼飛行器
7.4.1課題概述
7.4.2硬體系統概述
7.4.3目標物體定位和追蹤
7.4.4路徑規劃及控制
7.4.5總結與展望
參考文獻
