本書系統介紹微小型固定翼無人機開發(fā)，旨在幫助零基礎或有一定基礎的讀者迅速掌握無人機飛行控制的理論與實踐。本書共十章，每章以實驗驅動，內容循序漸進，注重理論與實踐的結合。本書采用案例教學的形式，通過理論與實驗結合，培養(yǎng)讀者的工程實踐能力和創(chuàng)新思維，使其能快速成長為無人機領域的全棧式工程師。 本書特別適合高等院校航空航天、自動化、計算機、機械工程等專業(yè)的學生，以及相關領域的研究人員和從業(yè)工程師閱讀。
全權，北京航空航天大學自動化科學與電氣工程學院，教授，博導。長時間從事可靠飛行控制和健康評估等方向研究。作為第一作者，完成英文著作三部，中文著作兩部，其中一部被認為是多旋翼首本入門書和空中機器人領域必讀書，一部獲得“工信部十四五規(guī)劃教材”支持。主持開發(fā)flyeval.com多旋翼評估和設計平臺和rflysim.com仿真平臺，發(fā)表文章100多篇，其中包含The International Journal of Robotics Research， IEEE Transactions on Robotics，IEEE Transactions on Automatic Control等頂級或主流期刊在內的70多篇SCI雜志論文，入選年度世界前2%科學家版單，論文入選領跑者5000-中國精品科技期刊頂尖學術論文。
第一章 緒論 / 1
1.1 基本概念 / 1
1.1.1 組成和分類 / 1
1.1.2 布局 / 3
1.1.3 翼型和機翼形狀 / 6
1.1.4 動力系統 / 9
1.2 飛行原理 / 12
1.2.1 氣動規(guī)律 / 12
1.2.2 氣動力簡述 / 14
1.2.3 受力分析 / 17
1.2.4 穩(wěn)定性分析 / 18
1.3 設計理念的發(fā)展 / 20
1.3.1 手動控制技術（開始于 20 世紀初） / 21
1.3.2 自動控制技術（開始于 20 世紀 30 年代） / 21
1.3.3 主動控制技術（開始于 20 世紀 60—70 年代） / 22
1.3.4 ADA 控制技術（開始于 2010 年代） / 23
1.4 本書的寫作結構 /24
1.5 課后習題 / 25
第二章 實驗平臺配置及開發(fā)過程 / 27
2.1 實驗平臺及開發(fā)過程總體介紹 / 27
2.1.1 軟件平臺 / 27
2.1.2 硬件平臺 / 29
2.1.3 軟/硬件總體關系 / 31
2.1.4 開發(fā)過程總體介紹 / 32
2.2 軟件平臺安裝及配置 / 34
2.2.1 軟件平臺安裝步驟 / 34
2.2.2 高級設置 / 36
2.2.3 安裝完成效果 / 37
2.2.4 基本軟件檢查 / 39
2.2.5 RflySim 工具鏈其他功能 / 40
2.3 快速入門實驗 / 41
2.3.1 核心軟件介紹與使用 / 41
2.3.2 自動代碼生成功能介紹 / 43
2.3.3 基于視覺反饋的控制實驗 / 45
2.3.4 集群控制實驗 / 48
第三章 平飛性能評估實驗 / 50
3.1 平飛性能評估之實驗原理 / 50
3.1.1 平飛性能分析 / 50
3.1.2 動力系統建模 / 53
3.1.3 飛行包線 / 57
3.2 平飛性能評估之基礎實驗 / 58
3.2.1 實驗配置和目標 / 58
3.2.2 實驗步驟 / 59
3.3 平飛性能評估之分析實驗 / 63
3.3.1 實驗配置和目標 / 63
3.3.2 實驗步驟 / 64
3.4 平飛性能評估之設計實驗 / 68
3.4.1 實驗配置和目標 / 68
3.4.2 實驗步驟 / 68
3.5 課后習題 / 70
第四章 受控動態(tài)系統建模實驗 / 72
4.1 受控動態(tài)系統建模之實驗原理 / 72
4.1.1 坐標系 / 72
4.1.2 運動學與動力學 / 78
4.1.3 力與力矩 / 79
4.1.4 配平與線性化 / 82
4.1.5 橫側向運動分析 / 91
4.1.6 模態(tài)分析 / 93
4.2 受控動態(tài)系統建模之基礎實驗 / 94
4.2.1 實驗配置和目標 / 94
4.2.2 實驗步驟 / 95
4.3 受控動態(tài)系統建模之分析實驗 / 102
4.3.1 實驗配置和目標 / 102
4.3.2 實驗步驟 / 102
4.4 受控動態(tài)系統建模之設計實驗 / 109
4.4.1 實驗配置和目標 / 109
4.4.2 實驗設計 / 110
4.4.3 實驗步驟 / 111
4.5 課后習題 / 118
第五章 系統辨識實驗 / 121
5.1 系統辨識實驗之實驗原理 / 121
5.1.1 系統辨識步驟 / 121
5.1.2 制導模型辨識 / 122
5.1.3 氣動參數獲取 / 123
5.2 系統辨識實驗之基礎實驗 / 128
5.2.1 實驗配置和目標 / 128
5.2.2 實驗步驟 / 129
5.3 系統辨識實驗之分析實驗 / 134
5.3.1 實驗配置和目標 / 134
5.3.2 實驗步驟 / 135
5.4 系統辨識實驗之設計實驗 / 140
5.4.1 實驗配置和目標 / 140
5.4.2 實驗設計 / 140
5.4.3 實驗步驟 / 141
5.5 系統辨識實驗之硬件在環(huán)仿真實驗 / 145
5.5.1 制導模型辨識硬件在環(huán)仿真實驗 / 145
5.5.2 氣動參數辨識硬件在環(huán)仿真實驗 / 149
5.6 課后習題 / 153
第六章 底層飛行控制實驗 / 155
6.1 底層飛行控制之實驗原理 / 155
6.1.1 姿態(tài)控制 / 156
6.1.2 高度和速度控制 / 168
6.1.3 PID 控制原理和調試步驟 / 173
6.1.4 增益調度控制 / 174
6.1.5 飛行品質 / 175
6.2 底層飛行控制之基礎實驗 / 176
6.2.1 實驗配置和目標 / 176
6.2.2 實驗步驟 / 176
6.3 底層飛行控制之分析實驗 / 180
6.3.1 實驗配置和目標 / 180
6.3.2 實驗步驟 / 181
6.4 底層飛行控制之設計實驗 / 190
6.4.1 實驗配置和目標 / 190
6.4.2 實驗設計 / 190
6.4.3 實驗步驟 / 191
6.5 底層飛行控制之硬件在環(huán)仿真實驗 / 197
6.5.1 實驗配置和目標 / 197
6.5.2 實驗步驟 / 197
6.6 課后習題 / 202
第七章 路徑跟隨與規(guī)劃實驗 / 203
7.1 路徑跟隨與規(guī)劃之實驗原理 / 203
7.1.1 L1 直線跟隨 / 203
7.1.2 偏距圓弧跟隨 / 204
7.1.3 路徑跟隨指令與固定翼底層飛控模型的關聯 / 205
7.1.4 Dubins 曲線 / 206
7.1.5 路徑長度計算 / 207
7.1.6 相關發(fā)展 / 211
7.2 路徑跟隨與規(guī)劃之基礎實驗 / 212
7.2.1 實驗配置和目標 / 212
7.2.2 實驗步驟 / 212
7.3 路徑跟隨與規(guī)劃之分析實驗 / 221
7.3.1 實驗配置和目標 / 221
7.3.2 實驗步驟 / 221
7.4 路徑跟隨與規(guī)劃之設計實驗 / 225
7.4.1 實驗配置和目標 / 225
7.4.2 實驗設計 / 226
7.4.3 實驗步驟 / 229
7.5 課后習題 / 234
第八章 軌跡規(guī)劃與微分平坦控制實驗 / 236
8.1 軌跡規(guī)劃與微分平坦控制之實驗原理 / 236
8.1.1 協調飛行模型 / 236
8.1.2 微分平坦控制與軌跡跟蹤 / 237
8.1.3 軌跡規(guī)劃 / 239
8.1.4 B-樣條軌跡生成 / 241
8.1.5 相關發(fā)展 / 249
8.2 微分平坦控制之基礎實驗 / 249
8.2.1 實驗配置和目標 / 249
8.2.2 實驗步驟 / 250
8.3 微分平坦控制之分析實驗 / 254
8.3.1 實驗配置和目標 / 254
8.3.2 實驗步驟 / 255
8.4 微分平坦控制之設計實驗 / 261
8.4.1 實驗配置和目標 / 261
8.4.2 實驗設計 / 263
8.4.3 實驗步驟 / 266
8.5 課后習題 / 273
第九章 圖像伺服對接控制實驗 / 275
9.1 圖像伺服對接控制實驗之實驗原理 / 275
9.1.1 圖像伺服控制基本原理 / 276
9.1.2 目標識別及定位 / 278
9.1.3 對接控制 / 279
9.1.4 相關發(fā)展 / 287
9.2 圖像伺服對接控制實驗之基礎實驗 / 289
9.2.1 實驗配置和目標 / 289
9.2.2 實驗步驟 / 289
9.3 圖像伺服對接控制實驗之分析實驗 / 294
9.3.1 實驗配置和目標 / 294
9.3.2 實驗步驟 / 294
9.4 圖像伺服對接控制實驗之設計實驗 / 300
9.4.1 實驗配置和目標 / 300
9.4.2 實驗設計 / 300
9.4.3 實驗步驟 / 302
9.5 圖像伺服對接控制實驗之硬件在環(huán)仿真實驗 / 306
9.5.1 實驗配置和目標 / 306
9.5.2 實驗設計 / 307
9.5.3 實驗步驟 / 310
9.6 課后習題 / 317
第十章 集群飛行控制實驗 / 318
10.1 集群飛行實驗之實驗原理 / 318
10.1.1 基本概念 / 318
10.1.2 受控模型 / 319
10.1.3 集群控制方法 / 320
10.2 集群飛行實驗之基礎實驗 / 324
10.2.1 實驗配置和目標 / 324
10.2.2 實驗步驟 / 324
10.3 集群飛行實驗之分析實驗 / 330
10.3.1 實驗配置和目標 / 330
10.3.2 實驗步驟 / 330
10.4 集群飛行實驗之設計實驗 / 335
10.4.1 實驗配置和目標 / 335
10.4.2 實驗設計 / 335
10.4.3 實驗步驟 / 339
10.4.4 硬件在環(huán)仿真 / 344
10.4.5 相關發(fā)展 / 353
10.5 課后習題 / 354
10.6 附錄 / 355
附錄 A 中英文對照表 / 358
參考文獻 / 365
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