多旋翼飞行器设计与控制+多旋翼无人机技术基础+玩转四轴飞行器+嵌入式飞控开发指南 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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店铺： 蓝墨水图书专营店

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121312687

商品编码：1637850557

包装：平装

开本：16开

出版时间：2018-02-28

深入探索无人机系统的奥秘：从理论到实践的全面解析 在当今科技飞速发展的时代，无人机，特别是多旋翼飞行器，正以前所未有的速度渗透到我们生活的方方面面。从航拍的壮丽景色，到精准农业的田间管理，再到紧急救援中的生命搜寻，多旋翼无人机的身影无处不在，展现出巨大的应用潜力。然而，支撑起这些令人惊叹的飞行器背后的，是复杂精密的工程设计、高深莫测的控制理论以及日益强大的嵌入式技术。本书籍并非仅仅聚焦于某一种特定型号的多旋翼飞行器，而是旨在为读者构建一个关于整个无人机系统设计与控制的宏观认知框架，并提供深入剖析的关键技术细节。 本书首先将带领读者跨越理论的海洋，构建起对多旋翼飞行器基本原理的坚实理解。我们将从空气动力学的基础入手，探究四片桨叶如何产生升力，以及如何通过协调桨叶的转速来实现飞行器的稳定悬停、精准机动和高效巡航。这部分内容将涉及气动布局、桨叶设计的基本原则，以及不同构型（如四旋翼、六旋翼、八旋翼等）的优缺点分析，帮助读者理解不同设计选择对飞行性能的影响。 紧接着，我们将深入探讨多旋翼飞行器的动力学模型。这部分是理解和控制无人机的核心。我们将建立描述飞行器在三维空间中运动的数学方程，考虑重力、空气阻力、桨叶推力和力矩等因素。读者将接触到欧拉角、四元数等描述姿态的数学工具，以及惯性测量单元（IMU）等传感器如何捕捉飞行器的实时状态。我们不会止步于静态的力学分析，而是会深入研究飞行器的动态响应，理解其在外界扰动和控制指令下的行为特征。 掌握了动力学模型之后，本书将重点阐述多旋翼飞行器的控制系统设计。飞行控制是无人机能够自主、稳定飞行的关键。我们将从最基础的PID（比例-积分-微分）控制器开始，详细讲解其工作原理、参数整定方法，以及在不同飞行轴上的应用。PID控制虽然经典，但在面对复杂动态和外部干扰时，其性能可能会受到限制。因此，本书将进一步引入更先进的控制策略，例如模型预测控制（MPC），它能够基于飞行器的动力学模型，提前预测未来的运动轨迹，并优化控制指令以达到最优性能。此外，我们还将探讨状态反馈控制、鲁棒控制等现代控制理论在无人机领域的应用，分析它们各自的优势和适用场景。 在实际的飞行控制系统中，传感器数据的融合至关重要。本书将详细介绍常用的传感器，如陀螺仪、加速度计、磁力计、气压计、GPS等，并深入讲解数据融合算法，例如卡尔曼滤波器（Kalman Filter）及其变种。这些算法能够有效地结合来自不同传感器的信息，消除噪声，提高姿态和位置估计的精度，为上层控制算法提供可靠的状态信息。理解传感器的工作原理和数据处理方法，是构建高性能无人机系统的基础。 随着无人机应用场景的不断拓展，自主导航和路径规划成为了新的研究热点。本书将探讨如何为无人机设计自主导航的能力。这包括视觉SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）技术，它能够让无人机在未知环境中实时构建地图并确定自身位置，从而实现自主探索和导航。我们还将讨论路径规划算法，如A算法、Dijkstra算法等，以及如何将这些算法应用于无人机的航迹规划，使其能够高效、安全地避开障碍物，完成预设的任务。 当然，任何一个复杂的电子系统都离不开强大的嵌入式计算平台。本书将深入探讨嵌入式飞控系统的开发。读者将了解微控制器（MCU）的基本架构，以及如何选择合适的微控制器来满足无人机的计算需求。我们将重点介绍实时操作系统（RTOS）在飞控系统中的作用，它能够有效地管理多任务、保证实时性，是构建稳定可靠飞控系统的基石。此外，本书还将涉及嵌入式软件的开发流程，包括代码编写、调试、优化，以及常用的开发工具和环境。我们将以实际项目为例，演示如何将飞行控制算法移植到嵌入式平台，并进行硬件在环（Hardware-in-the-Loop）仿真和实际飞行测试。 在实际的无人机设计中，通信系统同样扮演着不可或缺的角色。本书将对无人机的无线通信技术进行介绍，包括地面站与飞行器之间的数据链路建立、通信协议的选择，以及如何保证通信的稳定性和安全性。对于需要进行图像或视频传输的应用，我们还将探讨相应的编解码技术和传输方案。 此外，本书还将涉及无人机飞行的安全性和可靠性问题。我们将讨论如何通过冗余设计、故障检测与恢复机制来提高飞行器的安全性。同时，也会涉及无人机相关的法律法规和伦理规范，强调负责任的无人机使用。 总而言之，本书是一本面向广泛读者的技术专著，旨在为那些希望深入理解多旋翼无人机系统设计与控制的工程师、研究者和爱好者提供一条全面而系统的学习路径。它涵盖了从基础理论到高级应用，从硬件选型到软件开发的全过程，力求在理论深度和实践指导之间取得平衡。通过阅读本书，读者将能够建立起对多旋翼无人机技术的宏观认知，掌握关键的设计与控制方法，并为未来在无人机领域的深入研究与开发奠定坚实的基础。无论您是刚刚接触无人机技术的新手，还是希望提升自身专业技能的资深从业者，本书都将为您提供宝贵的知识和实践指导。

评分☆☆☆☆☆

作为一名嵌入式开发爱好者，我一直在寻找一本能将理论与实践相结合的优质教材。这本书在这方面做得非常出色。它不仅详细介绍了主流的飞控芯片架构和指令集，还提供了大量的代码示例，涵盖了从底层传感器驱动到上层姿态控制算法的实现。我最喜欢的是关于RTOS（实时操作系统）在飞控中的应用那一章节，作者清晰地阐述了任务调度、中断处理以及任务间通信等关键概念，并指导读者如何根据飞控系统的需求来设计和优化RTOS的任务模型。这本书的实践性非常强，让我能够将学到的理论知识快速地转化为实际的代码，并成功地在我的开发板上实现了无人机的基本控制功能，这让我非常有成就感。

评分☆☆☆☆☆

我购买这本书的初衷是为了了解多旋翼飞行器的基本空气动力学原理，以及不同构型的优缺点。然而，这本书的内容远超我的预期。作者在开篇就用非常直观的图示和简洁的语言，解释了升力、阻力、推力和重力这四个基本力的作用以及它们如何影响飞行器的稳定性和机动性。随后，他进一步探讨了不同旋翼布局（如X型、H型、V型等）在效率、稳定性和负载能力方面的差异，并给出了相应的计算公式和仿真结果。这本书让我对多旋翼飞行器设计的核心要素有了系统性的认识，为我后续进一步深入研究打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版简直是灾难！我拿到手的时候，就被那粗糙的纸张和模糊不清的印刷质量惊呆了。目录部分勉强还能看，但进入正文之后，那些图表简直就是一团浆糊，线条模糊，文字重叠，根本看不清上面到底画了什么，写了什么。更不用说那些关键的公式和数据，一旦图表看不清楚，整个段落的逻辑就全乱了，我得费九牛二虎之力才能勉强猜出作者想表达的意思。有时候甚至需要拿出放大镜，眯着眼睛仔细辨认，这学习过程简直就是一种折磨，极大地影响了阅读体验和知识的吸收效率。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉是，作者似乎对实际操作中的一些细节考虑得不够周全。虽然书中讲解了各种理论知识和控制算法，但当我尝试着去复现书中的实验或者设计时，却发现很多地方需要大量的经验和额外的调试才能实现。例如，在讲解传感器校准时，书中只提供了大致的流程，但实际操作中，不同的传感器型号、不同的安装位置以及环境干扰都会对校准精度产生显著影响，书中对此的阐述显得有些过于简化。同样，在讲解电机和电调的匹配问题时，虽然给出了理论上的建议，但对于初学者来说，如何根据电机参数选择合适的电调，以及如何进行更精细的功率匹配，书中给出的指导就显得不够具体和具有操作性了，这让我感到有些困惑，需要花费额外的时间去查找其他资料。

评分☆☆☆☆☆

我一直对无人机领域充满好奇，尤其对四轴飞行器的稳定性控制很感兴趣。这本书的内容深度和广度都让我感到非常满意。作者在讲解PID控制算法时，不仅给出了理论推导，还结合了实际的飞控硬件接口和传感器数据，给出了详细的参数调整步骤和调试技巧。我尤其欣赏其中关于姿态解算的部分，作者从基础的四元数和欧拉角转换讲起，然后逐步深入到IMU数据融合的各种滤波算法，比如互补滤波和卡尔曼滤波，并对每种算法的优缺点进行了细致的分析。这本书让我对无人机的飞行原理和控制策略有了更深入的理解，感觉自己的理论知识得到了极大的提升。