固定翼無人機控制律和狀態觀測器的設計·仿真和試驗

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《固定翼無人機控制律和狀態觀測器的設計·仿真和試驗》，A.T.埃斯皮諾薩·弗雷爾 等 著，出版社： 中國宇航出版社。

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內容簡介

本書簡要介紹了無人機的分類及固定翼無人機的非軍事應用，以及控制系統和狀態觀測器的一般描述，闡述了固定翼無人機飛行的空氣動力學原理、固定翼無人機的運動方程，包含設計線性和非線性控制律以及狀態觀測器的氣動模型，論述了線性和非線性控制器的設計以及仿真結果、線性和非線性狀態觀測器的設計及仿真結果，最後介紹了線性和非線性控制律及狀態觀測器的飛行試驗結果。本書適用於對無人機感興趣的本科生、研究生和相關研究人員，它甚至可用於空氣動力工程和自動控制理論課程。

目錄

第1章引言

1.1無人機分類

1.2固定翼無人機的非軍事應用

1.3固定翼無人機的控制系統

1.4固定翼無人機狀態觀測器

第2章空氣動力學基礎

2.1空氣動力學基本原理

2.1.1基本大氣

2.1.2大氣壓強

2.1.3標準大氣模型

2.1.4大氣溫度

2.1.5大氣密度

2.1.6機翼

2.1.7伯努利定理

2.1.8壓心

2.2飛行中的作用力

2.2.1阻力

2.2.2推力

2.2.3升力

2.3機體坐標系

2.3.1飛機操縱面

2.3.2飛機結構

2.4小結

第3章固定翼無人機運動方程

3.1固定翼無人機的控制面

3.2固定翼無人機常用坐標系

3.3固定翼無人機的狀態□量

3.4剛體的運動

3.5運動學模型

3.6固定翼無人機的解耦模型

3.6.1縱向(俯仰)運動

3.6.2橫側向運動

3.6.3□量的替換

3.7小結

第4章線性控制器

4.1PD和PID控制器

4.2LQR控制器

4.3具有離散卡爾曼濾波器的LQR控制器

4.4小結

第5章非線性控制器

5.1嵌套飽和控制器

5.2反步控制器

5.3滑模控制器

5.4帶滑動模態的嵌套飽和控制器

5.5具有二階滑模的嵌套飽和控制器

5.6含高階滑模的嵌套飽和控制器

5.7滑模反步控制器

5.8二階滑模反步控制器

5.9高階滑模反步控制器

5.10基於滑模理論梯度法的MIT規則

5.11小結

第6章狀態觀測器

6.1控制理論中的狀態觀測器概念和應用

6.2互補濾波器

6.3滑模觀測器

6.3.1滑模面

6.3.2剪切效應和滑動面

6.3.3系統阻尼

6.4非線性擴展狀態觀測器

6.5反步觀測器

6.6觀測器仿真結果

6.6.1帶觀測器的PD控制器

6.6.2帶觀測器的反步控制器

6.6.3帶觀測器的滾轉通道PD控制仿真

6.6.4帶觀測器的偏航通道PD控制仿真

6.6.5帶觀測器的高度PD控制仿真

6.6.6帶觀測器的滾轉通道反步控制仿真

6.6.7帶觀測器的偏航通道反步控制仿真

6.6.8帶觀測器的高度反步控制仿真

6.7小結

第7章試驗機及試驗結果

7.1試驗平台

7.2電機和舵機

7.3慣性測量單元(IMU)

7.4電台

7.5光耦合模塊

7.6微控制器和高度計

7.7Rabbit6000微處理器

7.8鋰電池

7.9線性/非線性控制器試驗結果

7.9.1PD控制器

7.9.2PID控制器

7.9.3LQR控制器

7.9.4含離散卡爾曼濾波器的LQR控制器

7.9.5反步控制器

7.10線性和非線性觀測器試驗結果

7.10.1Luenberger觀測器+PD控制

7.10.2滑模觀測器(SMO)+PD控制

7.10.3NESO(非線性擴展狀態觀測器)+PD控制

7.10.4SMO(滑模狀態觀測器)+反步控制

7.10.5NESO(非線性擴展狀態觀測器)+反步控制

7.11小結

附錄A數學基礎

附錄B運動學和動力學基礎

附錄CLyapunov穩定性

附錄D線性/非線性控制器基礎

附錄E離散卡爾曼濾波器

附錄F線性/非線性控制器(嵌入式系統程序)

附錄G線性/非線性狀態觀測器(嵌入式系統程序)

附錄HMATLAB程序

附錄I高度計程序

參考文獻