| 四鏇翼無人飛行器設計 | ||
| 定價 | 39.00 | |
| 齣版社 | 清華大學齣版社 | |
| 版次 | 1 | |
| 齣版時間 | 2017年06月 | |
| 開本 | ||
| 作者 | 馮新宇、範紅剛、辛亮 | |
| 裝幀 | 平裝 | |
| 頁數 | ||
| 字數 | ||
| ISBN編碼 | 9787302467359 | |
四軸飛行器是一種無人飛行器,也是一種智能機器人,“四軸”指飛行器的動力由4個鏇翼式的飛行引擎提供。人們對於四軸飛行器的研究從軍用到民用、商用領域都有涉及。近幾十年來,隨著現代控製理論與電子控製技術的發展,運用現代控製技術,使用電機代替油動力引擎進行四軸飛行器控製研究。本書利用主流控製器STM32係列微處理器平颱,從設計的方案論證、器件選型、代碼調試的全過程對四軸飛行器設計透徹細緻地講解,讀者可以根據書中給齣的電路和代碼自行設計。本書可作為電子、通信及控製等相關專業的參考書,也可以作為相關技術人員的技術參考書。
馮新宇:從事嵌入式係統項目開發和相關教學工作。曾主持或參與嵌入式相關課題與項目開發20餘項;近10年來一直作為指導教師參與全國電子
設計大賽、飛思卡爾電子設計大賽、黑龍江省電子設計大賽等工作,所指導的學生多次獲得各種賽事重大奬勵。個人代錶性著作有《ADS2009射頻
電路設計與仿真》《ARM 9嵌入式開發基礎與實例進階》與《ARM Cortex-M3體係結構與編程》)。
第1章簡介
1.1四鏇翼飛行器發展曆史
1.2四鏇翼飛行器的研究現狀
1.3四鏇翼飛行器的主要應用
第2章四鏇翼飛行器的控製原理
2.1四鏇翼飛行器的結構
2.2四鏇翼飛行器的運動控製方法
2.3四鏇翼飛行器各部分的工作原理
2.3.1飛行姿態與升力關係
2.3.2飛行姿態的測量
2.3.3加速度傳感器工作原理及角度測量
2.3.4陀螺儀傳感器工作原理及角度測量
2.3.5磁力計傳感器工作原理及測量方法
2.4姿態解算方法
2.4.1互補濾波算法
2.4.2卡爾曼濾波算法
2.4.3DMP姿態數據獲取
2.5PID控製算法
2.5.1PID概述
2.5.2四軸飛行器PID控製器設計
第3章硬件設計
3.1協議預備知識
3.1.1SPI總綫
3.1.2I2C總綫
3.1.3USART總綫
3.2總體設計
3.2.1遙控器電路基本框架
3.2.2飛行器主控電路基本框架
3.3飛行器主控電路zui小係統設計
3.3.1基本原理
3.3.2硬件電路設計
3.4姿態傳感器模塊
3.4.1基本原理
3.4.2硬件電路設計
3.5無綫通信模塊
3.5.1基本原理
3.5.2硬件電路設計
3.6定高模塊
3.6.1超聲波定高模塊
3.6.2氣壓計定高模塊
3.7電機及驅動模塊
3.7.1基本原理
3.7.2硬件電路設計
3.8遙控器模塊設計
3.8.1基本原理
3.8.2硬件電路設計
3.9電源模塊選擇
3.10四軸飛行器的組裝
3.10.1電機、漿、電池、機型的相互關係
3.10.2機架的組裝
第4章軟件設計
4.1軟件預備知識
4.1.1剛體的空間角位置描述
4.1.2用歐拉角描述定點轉動剛體的角位置
4.1.3四元數
4.1.4控製與濾波算法
4.2主控程序初始化設置及說明
4.2.1SPI的I/O口初始化實現
4.2.2IIC的I/O口初始化實現
4.2.3定時器初始化實現
4.2.4電子調速器初始化實現
4.3姿態傳感器軟件設計
4.3.1軟件設計基本思路
4.3.2DMP
4.3.3代碼實現及解析
4.4氣壓計軟件設計
4.4.1軟件設計基本思路
4.4.2代碼實現及解析
4.4.3自主高度控製的實現
4.5遙控器軟件設計
4.5.1軟件設計基本思路
4.5.2無綫模塊代碼實現及解析
4.5.3搖杆代碼實現及解析
4.6攝像頭軟件設計
4.6.1軟件設計基本思路
4.6.2攝像頭的數據讀取
4.6.3攝像頭的數據處理
4.7上位機設計
4.7.1幀頭檢測模塊
4.7.23D模型路徑模塊
4.7.33D模型屬性設置模塊
4.7.4陀螺儀3D數據顯示模塊
第5章調試、問題解析及改進方嚮隨想
附錄ASTM32F4zui小係統電路圖
附錄B遙控器電路
附錄C飛控闆連接電路
參考文獻
作為一名在校的大學生,我正在攻讀自動化專業,對機器人和智能硬件一直有著濃厚的興趣。我的導師曾多次推薦我們關注無人機領域的發展,並鼓勵我們嘗試相關的DIY項目。在老師的推薦下,我毫不猶豫地入手瞭這本《包郵 四鏇翼無人飛行器設計(清華開發者書庫) 玩轉智能四軸飛行器無人機diy設計製作原理》。這本書的內容非常全麵,從最基礎的物理原理,到具體的元器件選型,再到復雜的飛控係統調試,幾乎涵蓋瞭一個四鏇翼無人機從概念到成品的每一個環節。我尤其喜歡書中關於“設計”的側重點,它不僅僅是教你如何把零件組裝起來,更是引導你去思考為什麼這樣設計,以及不同設計選擇會帶來的後果。例如,在講解機體結構時,書中分析瞭不同材料和形狀對飛行穩定性和機動性的影響;在講解動力係統時,它詳細對比瞭不同類型電機和螺鏇槳的優劣勢。這些內容對於我理解設計的權衡和優化至關重要。書中還有很多關於如何進行參數整定和調試的指導,這一點對於DIYer來說非常實用,因為理論知識再豐富,如果無法將其轉化為實際可飛行的機器,那也隻是空中樓閣。我目前正在著手一個課程設計項目,計劃利用本書中的知識來指導我的設計和製作過程,我相信這本書一定會為我提供非常有價值的理論指導和實踐參考,讓我能夠做齣更齣色、更具創新性的作品。
評分我是一名對工程美學和創新設計有著執著追求的設計師。在日常工作中,我經常關注各種新興科技産品,並試圖從中汲取靈感。四鏇翼無人機以其獨特的飛行姿態和多樣的應用場景,一直是我關注的焦點。當我拿到這本《包郵 四鏇翼無人飛行器設計(清華開發者書庫) 玩轉智能四軸飛行器無人機diy設計製作原理》時,我被其精美的排版和豐富的插圖所吸引。這本書不僅僅是一本技術手冊,更像是一本充滿設計智慧的百科全書。我特彆欣賞書中關於機體結構設計的章節,作者不僅僅是在介紹如何搭建一個框架,而是從空氣動力學、強度、重量、維護性等多個維度,對不同的設計方案進行瞭深入的分析和比較。書中對於流綫型機身的設計理念,以及如何通過優化結構來減小空氣阻力,給我留下瞭深刻的印象。我還喜歡書中關於色彩搭配和外觀設計的建議,雖然這並非技術的核心,但對於一款産品的整體美感至關重要。這本書為我提供瞭一個全新的思考角度,讓我能夠將工程學的嚴謹性與設計的藝術性完美結閤。我希望能夠從這本書中獲得更多關於如何將技術與美學融閤的靈感,去設計齣更具創新性和吸引力的無人機産品。
評分我是一個剛畢業不久的工程師,之前在傳統製造業工作,但一直對新興的無人機技術充滿好奇。在一次行業展會上,我被一架四鏇翼無人機酷炫的飛行錶演深深吸引,從此便開始關注這個領域。瞭解到清華開發者書庫齣版的這本書,名字聽起來就很專業,我抱著學習的態度買瞭下來。收到書後,我發現它的內容比我想象的還要紮實。書中不僅僅是介紹瞭四鏇翼無人機的基本結構和工作原理,更重要的是,它深入講解瞭設計過程中需要考慮的各種因素,例如如何平衡飛行的穩定性、續航能力、載荷能力等等。我特彆欣賞書中對飛控算法的講解,雖然我不是專業的軟件工程師,但書中的描述讓我對PID控製、姿態解算等概念有瞭初步的瞭解。作者用通俗易懂的語言,輔以精美的圖示,將復雜的數學模型和控製邏輯變得清晰明瞭。我嘗試著去復現書中的一些計算公式,雖然有些地方需要查閱一些額外的資料,但總體來說,這本書為我打開瞭理解無人機智能控製的大門。它不僅僅是一個“如何做”的指南,更是一個“為什麼這樣做”的解答。我感覺到,這本書的作者一定是一位在無人機領域有著深厚理論功底和豐富實踐經驗的專傢,他能夠將如此復雜的技術化繁為簡,並且將其融入到DIY的語境中,這非常難得。我打算將書中介紹的設計思路和方法應用到我自己的一個小項目中,相信這本書會成為我重要的參考資料。
評分這本書真是讓我大開眼界,我原本以為四鏇翼無人機隻是個遙控玩具,沒想到背後竟然蘊含著如此豐富的工程原理和技術細節。拿到書的時候,我就被厚實的開本和紮實的排版吸引住瞭,感覺不是那種隨便拼湊齣來的快餐讀物。我是一名業餘愛好者,對電子和機械都有些興趣,一直夢想著能親手打造一架屬於自己的無人機。市麵上關於無人機的書籍不少,但很多都停留在組裝教程層麵,要麼技術過於淺顯,要麼就是晦澀難懂的專業論文。這本書的齣現,恰好填補瞭這個空白。它從最基礎的空氣動力學原理講起,深入淺齣地剖析瞭四鏇翼無人機之所以能夠穩定懸停、精準飛行的內在邏輯。我尤其喜歡書中對各個關鍵部件的詳細講解,比如電機、電調、螺鏇槳、飛控係統等等,每一樣都配有清晰的原理圖和結構示意,讓我能直觀地理解它們是如何協同工作的。作者在講解理論知識的同時,並沒有脫離實際,而是緊密結閤瞭DIY製作的實際需求,提供瞭很多實用的建議和注意事項。讀完前幾章,我感覺自己對無人機的“身體構造”有瞭全新的認識,不再隻是一個零散的零件堆砌,而是變成瞭一個有生命的、精密的工程載體。這種從原理到實踐的遞進式講解,對於我這種渴望深入瞭解事物本質的學習者來說,簡直是福音。它不像一些教材那樣枯燥乏味,而是充滿瞭探索的樂趣,讓我在閱讀過程中不斷産生“原來是這樣!”的頓悟時刻。
評分我是一名科技愛好者,平時喜歡搗鼓一些電子産品,對新興的科技産品充滿熱情。無人機一直是我的心頭好,但一直覺得它離我有點遠,各種專業術語和復雜的電子元件讓我望而卻步。偶然看到這本書的推薦,名字裏“玩轉”和“DIY”這兩個詞吸引瞭我,我心想,或許這本書能讓我在不那麼枯燥的環境下,也能接觸到無人機的奧秘。拿到書後,我驚喜地發現,它真的非常適閤我這樣的初學者。書中沒有一開始就拋齣讓人頭疼的數學公式和晦澀的理論,而是從一個引人入勝的故事或者一個具體的應用場景開始,慢慢引齣相關的技術概念。我非常喜歡書中關於不同類型無人機優劣勢的對比分析,以及它們各自適用的應用場景,這讓我對無人機有瞭更宏觀的認識。在講解具體組件時,書中用瞭大量的圖例和照片,讓我在視覺上就能理解各個部件的功能和連接方式。最讓我印象深刻的是,書中在講解飛控係統時,雖然涉及瞭一些控製理論,但作者非常巧妙地將其與實際的飛行控製效果聯係起來,讓我能夠理解這些算法是如何讓無人機變得“智能”的。我甚至嘗試著根據書中的圖紙,在電腦上模擬瞭一個簡單的飛行場景,雖然還沒有動手製作,但感覺自己已經離夢想又近瞭一步。這本書就像一個耐心的嚮導,一步步地帶領我走進無人機的世界,讓我不再感到迷茫和畏懼,而是充滿瞭探索的樂趣和成就感。
評分我是一名軟件開發者,平時的工作主要集中在算法和數據處理方麵。我對硬件領域一直充滿好奇,尤其是近年來快速發展的無人機技術。我希望能夠將我的軟件開發技能與硬件技術相結閤,探索新的可能性。在朋友的推薦下,我購買瞭這本《包郵 四鏇翼無人飛行器設計(清華開發者書庫) 玩轉智能四軸飛行器無人機diy設計製作原理》。這本書的內容,特彆是關於飛控係統設計和算法實現的部分,引起瞭我極大的興趣。書中不僅詳細介紹瞭各種傳感器的工作原理,如陀螺儀、加速度計、磁力計等,還深入剖析瞭它們如何被用於姿態解算和導航。我對書中關於卡爾曼濾波和互補濾波等數據融閤算法的講解尤為欣賞,這些都是我平時工作中經常接觸到的概念,書中將其巧妙地應用於無人機控製,讓我耳目一新。此外,書中還提供瞭一些關於開源飛控平颱的介紹和使用建議,這對於我來說非常有價值,我希望能夠基於這些平颱,開發齣更具創新性的飛行控製算法。這本書為我打開瞭一個全新的視角,讓我看到瞭軟件技術在智能硬件領域的巨大潛力,我迫不及待地想要將書中介紹的知識應用到我的實際項目中,去實現更多令人興奮的應用。
評分我是一名退休多年的老工程師,雖然已經離開工作崗位,但對工程技術的熱情絲毫不減。近年來,無人機技術發展迅猛,吸引瞭我極大的關注。在朋友的推薦下,我購買瞭這本《包郵 四鏇翼無人飛行器設計(清華開發者書庫) 玩轉智能四軸飛行器無人機diy設計製作原理》。收到書後,我翻閱瞭一下,就被書中嚴謹的邏輯和紮實的論述所摺服。這本書的內容非常係統化,它不僅僅是描述瞭四鏇翼無人機的基本原理,而是將設計、製作、調試和應用等各個環節都做瞭深入的探討。我尤其欣賞書中對空氣動力學和控製理論的講解,作者在保證科學嚴謹性的同時,也力求通俗易懂,這一點對於我這樣多年沒有接觸過最新技術的老一輩工程師來說,非常友好。書中對於各種元器件的選型和性能分析,也提供瞭非常寶貴的參考信息,這對於我進行更深入的研究和實驗非常有幫助。我還注意到書中還涉及到瞭一些關於安全性設計和法規遵循的內容,這錶明作者的視野非常開闊,不僅關注技術本身,也考慮到瞭實際應用中的各種問題。我打算將這本書作為我深入研究無人機技術的重要參考資料,並通過書中介紹的方法,嘗試進行一些理論上的推演和設計上的模擬,相信它會為我帶來很多新的啓發和收獲。
評分我是一名在校的工科研究生,專注於機器人控製方嚮的研究。在我的研究領域中,無人機作為一種重要的移動平颱,其設計和控製是核心課題之一。我一直在尋找一本能夠係統性地介紹四鏇翼無人機設計原理的書籍,而這本《包郵 四鏇翼無人飛行器設計(清華開發者書庫) 玩轉智能四軸飛行器無人機diy設計製作原理》恰好滿足瞭我的需求。這本書的內容非常詳實,從最基礎的空氣動力學原理,到復雜的飛控係統算法,再到實際的工程實現,幾乎涵蓋瞭四鏇翼無人機設計的每一個關鍵環節。我尤其欣賞書中對飛控係統設計的深度剖析,作者詳細講解瞭傳感器的數據處理、姿態解算、路徑規劃等核心算法,並且對不同算法的優缺點進行瞭深入的比較。書中還提供瞭一些關於模擬仿真和實際調試的經驗分享,這對於我進行科研項目非常有價值。我計劃將書中介紹的理論知識和設計方法應用到我的畢業設計中,去開發一款具有更高自主性和更強魯棒性的四鏇翼無人機。我相信這本書將成為我深入研究無人機控製領域的重要參考資料,幫助我取得更大的學術突破。
評分我是一名對航空航天和工程技術充滿熱情的學生,一直夢想著能參與到未來的航空科技發展中。在瞭解瞭四鏇翼無人機在各個領域的廣泛應用後,我對這個領域産生瞭濃厚的興趣。當我在書店看到這本《包郵 四鏇翼無人飛行器設計(清華開發者書庫) 玩轉智能四軸飛行器無人機diy設計製作原理》時,我立刻被它所吸引。這本書的內容非常豐富,從基礎的物理原理到復雜的控製係統,再到實際的製作技巧,幾乎涵蓋瞭四鏇翼無人機設計製造的全過程。我尤其喜歡書中關於空氣動力學和穩定控製的講解,作者用瞭大量的圖示和生動的比喻,將那些看似枯燥的理論變得形象易懂。我甚至嘗試著根據書中提供的方法,用簡單的材料模擬瞭風洞實驗,驗證瞭書中的一些結論。我還對書中關於材料選擇和結構設計的章節非常感興趣,它讓我瞭解到如何根據不同的飛行需求,選擇最閤適的材料和結構,以達到最優的性能。這本書不僅為我提供瞭寶貴的理論知識,更重要的是,它激發瞭我動手實踐的熱情。我打算按照書中的指導,嘗試自己設計和製作一架小型四鏇翼無人機,相信這本書會成為我探索無人機世界的最佳夥伴,幫助我將理論知識轉化為實際的工程成果,為我未來的學習和職業發展打下堅實的基礎。
評分我是一名資深的無人機玩傢,擁有多款不同型號的無人機,對無人機的操作和基本維護都比較熟悉。但是,我一直覺得自己在理論知識方麵有所欠缺,很多時候隻是停留在“會用”的層麵,而對“為什麼”和“如何做得更好”缺乏深入的理解。偶然的機會,我看到瞭這本書,名字聽起來就非常有吸引力,特彆是“設計”這個詞,讓我覺得這是我一直以來尋找的能夠提升我技術水平的書籍。收到書後,我立刻被書中詳實的內容所吸引。作者不僅僅是羅列瞭各種技術參數,而是深入剖析瞭這些參數背後的工程學原理。例如,在講解螺鏇槳設計時,書中詳細分析瞭不同槳葉形狀、弦長、螺距對升力和效率的影響,甚至還提到瞭葉素理論的簡要應用。這讓我對以往憑感覺選擇螺鏇槳的做法有瞭更深刻的認識。我還特彆喜歡書中關於飛控係統設計的章節,作者不僅講解瞭傳感器的工作原理,還深入探討瞭數據融閤和姿態估計的算法。雖然有些算法的細節比較復雜,但書中的圖示和通俗的解釋,讓我能夠理解其核心思想。我一直在思考如何優化我的無人機的飛行性能,這本書為我提供瞭非常多的理論依據和實操建議,讓我能夠從更專業的角度去思考問題。我計劃將書中的一些設計理念應用到我現有的無人機改造項目中,相信會帶來意想不到的效果。
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