| 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
我是一名對航空模型有著多年愛好者經驗的資深玩傢,從遙控飛機到固定翼滑翔機,再到如今的四鏇翼無人機,我一直在追求更先進、更智能的飛行體驗。在接觸瞭市麵上的一些無人機産品後,我深刻體會到,瞭解其內在的“心髒”——也就是設計與製作原理,是邁嚮更高層次的關鍵。這本書的題目“四鏇翼無人飛行器設計 玩轉智能四軸飛行器無人機diy設計製作原理教程書籍 結構構造”恰好戳中瞭我的興趣點。我尤其關注“設計”和“原理教程”這兩個方麵。在我看來,一本好的設計書籍,應該能夠引導讀者從概念到實際,理解如何在滿足性能需求的同時,實現結構的最優化。我希望書中能有詳細的圖解,展示不同類型的四鏇翼機架結構,例如X型、H型,以及它們各自的優缺點,並且分析在不同載重和飛行環境下,哪種結構更具優勢。關於“原理教程”,我更期待的是能看到關於電機選型、電調匹配、螺鏇槳推力計算等實際操作層麵的講解。更重要的是,我希望這本書能夠深入淺齣地闡述無人機的飛控係統是如何工作的,包括IMU(慣性測量單元)的工作原理、姿態解算算法的數學模型,以及如何通過飛控軟件對這些參數進行調試。書中提到的“智能”部分,也讓我充滿瞭好奇,我希望能夠學習到如何為無人機添加額外的智能化模塊,例如GPS定位、視覺避障、自動返航等功能,並瞭解實現這些功能的硬件和軟件配置。DIY的部分,我更看重的是書中是否提供瞭詳細的材料清單、製作步驟以及可能遇到的問題及解決方案,這對於初學者來說至關重要。
評分我是一名大二的計算機科學專業的學生,對編程和硬件集成都有濃厚的興趣,四鏇翼無人機正好是這兩者結閤的完美載體。在學校的社團活動中,我接觸到瞭無人機,並被它在空中自由翱翔的姿態深深吸引。這本書的題目,“四鏇翼無人飛行器設計 玩轉智能四軸飛行器無人機diy設計製作原理教程書籍 結構構造”,讓我看到瞭學習和實踐的絕佳機會。我尤其關注“智能”和“原理教程”部分。對於我來說,編程是我的強項,我希望能在這本書中學習到如何利用單片機(如Arduino、STM32等)或者更高級的嵌入式係統,來控製無人機的飛行姿態和實現各種智能功能。我希望書中能詳細講解PID控製算法的原理,以及如何在代碼中實現它,從而讓無人機能夠精準地懸停、跟隨目標、甚至進行自主導航。關於“設計製作”的部分,我也想瞭解更多關於無人機通信協議的知識,例如如何實現遙控器與飛控之間的通信,以及如何通過Wi-Fi或藍牙模塊實現數據傳輸和遠程控製。結構構造方麵,我希望書中能提供關於各種電子元器件(如電機、電調、舵機、傳感器等)的選型指南,以及它們在無人機上的安裝和接綫方法。我更期待的是,書中能提供一些實際的DIY項目,讓我能夠邊學邊做,例如如何製作一個簡單的避障無人機,或者如何改造一架現有的無人機,增加一些智能化的功能。
評分我是一名剛畢業不久的機械設計專業的學生,對機械結構和動力學有著紮實的理論基礎,一直渴望將所學知識應用於實際的工程項目。四鏇翼無人機的齣現,為我提供瞭一個絕佳的實踐平颱。這本書的題目,“四鏇翼無人飛行器設計 玩轉智能四軸飛行器無人機diy設計製作原理教程書籍 結構構造”,完美契閤瞭我對知識和技能的需求。我尤其對“結構構造”和“設計製作原理”部分充滿瞭興趣。我希望能在這本書中深入學習關於機身材料的力學性能分析,以及如何根據載荷需求選擇閤適的材料和結構形式,例如采用輕質高強度的碳縴維復閤材料,或者通過優化結構設計來減小機身重量,提高飛行效率。我希望書中能提供關於應力集中、疲勞強度等方麵的計算方法,以及如何通過CAD軟件進行三維建模和仿真分析。關於“設計製作原理教程”,我更關注的是如何實現無人機的動力係統設計,包括電機功率計算、傳動比設計、以及螺鏇槳與電機之間的匹配關係。我希望能瞭解如何通過理論計算和實際測試來優化動力係統的效率,從而延長無人機的續航時間。此外,我也想學習如何設計和製作無人機的起落架、雲颱等輔助結構,並瞭解如何在這些結構中集成減震和穩定裝置。我非常期待這本書能夠提供一些深入的機械設計案例,讓我能夠將理論知識轉化為實際的工程實踐,並最終能夠獨立完成一架高性能的四鏇翼無人機。
評分我是一名對航空工程有著濃厚興趣的學生,尤其對四鏇翼無人機的飛行原理和結構設計著迷。這本書的名稱,"四鏇翼無人飛行器設計 玩轉智能四軸飛行器無人機diy設計製作原理教程書籍 結構構造",讓我看到瞭深入學習和動手實踐的絕佳機會。我特別關注"結構構造"和"原理教程"部分。我希望這本書能夠詳細講解四鏇翼無人機的氣動學原理,例如如何通過計算螺鏇槳的推力和轉速來確定無人機的懸停和飛行姿態,以及如何通過優化機身外形來減小空氣阻力,提高飛行效率。我希望書中能夠提供相關的數學公式和圖解,以便我能夠更深入地理解這些原理。關於"結構構造",我希望能瞭解到不同機架材料(如碳纖維、玻璃纖維、鋁閤金等)的力學性能,以及它們在無人機結構設計中的應用。我希望書中能夠提供關於如何設計和製作輕質高強度的機身、臂架和起落架的詳細步驟,並希望能夠瞭解一些關於3D打印技術在無人機結構製作中的應用。我更期待的是,書中能夠提供一些關於無人機動力係統的講解,包括電機、電調、電池的選型和匹配,以及如何優化動力係統的效率,以提高無人機的續航能力。
評分我是一名自由職業的攝影師,近年來,航拍已經成為我作品中不可或缺的一部分,而四鏇翼無人機無疑是實現這一目標的利器。在經曆瞭購買成品無人機帶來的技術限製和高昂成本後,我萌生瞭自己動手製作一架無人機的想法。這本書的齣現,對我來說,簡直就是雪中送炭。我特彆被“玩轉智能四軸飛行器”這個概念所吸引,這意味著我不僅能擁有一架能飛的無人機,更能讓它具備一定的“智慧”。我希望書中能夠詳細介紹如何為無人機配備高性能的雲颱,以實現穩定流暢的航拍畫麵,同時也能講解如何集成高清攝像頭和圖傳係統,確保我能在地麵端實時監控拍攝效果。關於“設計製作原理教程”部分,我最想看到的是關於如何平衡無人機的飛行性能與續航能力。作為攝影師,我需要無人機能夠長時間在空中穩定飛行,捕捉到我想要的畫麵,這就對電池容量、電機效率以及機身重量控製提齣瞭很高的要求。我希望書中能提供關於這些方麵的計算公式和優化建議。結構構造方麵,我希望能夠瞭解到不同材料(如碳縴維、玻璃縴維、PVC等)的特性,以及它們在無人機機身製造中的應用,並希望書中能有關於如何利用3D打印技術製作無人機部件的介紹,這對於DIY來說非常有吸引力。我更期待的是,書中能提供一些實際的案例分析,例如不同應用場景下(如風景航拍、建築攝影、婚禮錄像等)的無人機設計方案,以及相應的製作經驗分享。
評分我是一名喜歡動手實踐、探索新技術的愛好者,對各種新奇的科技産品都充滿瞭好奇心。四鏇翼無人機憑藉其獨特的飛行方式和廣泛的應用前景,一直是我關注的焦點。這本書的名字,“四鏇翼無人飛行器設計 玩轉智能四軸飛行器無人機diy設計製作原理教程書籍 結構構造”,讓我覺得它能夠滿足我所有的好奇心和探索欲。我特彆喜歡“玩轉智能四軸飛行器”這個說法,它暗示著這本書不僅能教我如何製作,更能讓我瞭解如何讓無人機變得“聰明”。我希望書中能夠講解如何為無人機配備各種傳感器,例如超聲波傳感器、紅外傳感器、以及攝像頭,並介紹如何通過這些傳感器來感知周圍環境,實現自主避障、路徑規劃等功能。關於“DIY設計製作原理教程”,我更期待的是能夠看到一些圖文並茂的製作步驟,從最基礎的零件選擇到最後的組裝調試,都能夠清晰地展示齣來。我希望書中能夠提供一些關於焊接、布綫、以及軟件刷寫等方麵的詳細指導,即使是初學者也能夠輕鬆上手。結構構造方麵,我希望能夠瞭解到不同類型機架的優缺點,以及如何根據自己的需求選擇閤適的機架材料和設計方案。我更看重的是,書中是否能夠提供一些實用的小技巧和竅門,例如如何提高無人機的穩定性和抗風性,以及如何延長無人機的續航時間。
評分這本書的封麵設計就已經吸引瞭我,那種科技感十足的配色和硬朗的綫條,讓人一眼就能聯想到精密的機械結構和未來的飛行體驗。我是一個電子工程專業的學生,一直對無人機技術非常感興趣,尤其是四鏇翼無人機,它們在航拍、測繪、甚至是物流運輸等領域都有著巨大的應用前景。在網上搜集資料的時候,偶然發現瞭這本書,從書名來看,它似乎非常全麵地涵蓋瞭四鏇翼無人機的設計、製作和原理。我特彆關注書中關於“結構構造”的部分,因為我一直覺得,一個穩定可靠的飛行器,其骨架的強度和空氣動力學的外形至關重要。我希望能在這本書裏找到關於機身材料選擇、結構受力分析、以及如何優化氣動外形以減小空氣阻力的詳細介紹。書中提到的“玩轉智能四軸飛行器”更是讓我充滿瞭期待,我希望能瞭解如何將各種傳感器、處理器和通信模塊集成到無人機中,實現自主飛行、避障、跟隨等智能化功能。DIY的部分也正是我所需要的,我一直夢想著能夠親手組裝一架屬於自己的無人機,從零開始,體驗創造的樂趣。這本書的原理教程部分,我希望能深入瞭解四鏇翼無人機的基本工作原理,比如如何通過控製各個鏇翼的轉速來達到懸停、前進、後退、側移和鏇轉等姿態控製。同時,我也想知道書中會講解哪些關於飛控算法的知識,例如PID控製、姿態解算等等,這些都是實現無人機穩定飛行的關鍵。總之,這本書在我看來,不僅是一本技術教程,更是一扇通往無人機世界的大門,我迫不及待地想翻開它,開始我的探索之旅。
評分我是一名熱愛科技、喜歡動手解決問題的學生,四鏇翼無人機作為一個集多學科知識於一身的複雜係統,一直吸引著我。這本書的標題,"四鏇翼無人飛行器設計 玩轉智能四軸飛行器無人機diy設計製作原理教程書籍 結構構造",讓我看到瞭學習和實踐的完美結閤。我非常期待"玩轉智能四軸飛行器"這個部分,它意味著我將不僅學到如何組裝一個無人機,更能學到如何讓它變得聰明,具備自主飛行的能力。我希望書中能夠詳細介紹如何為無人機集成各種傳感器,例如慣性測量單元(IMU)來感知姿態,氣壓計來測量高度,以及GPS模塊來實現精確定位。我希望能夠學習到如何編寫代碼,利用這些傳感器數據來實現無人機的姿態控製、自動導航和任務規劃。關於"DIY設計製作原理教程",我期待的是能夠看到清晰的圖文步驟,從零件的選擇、連接,到軟件的配置、調試,都能夠一步步地進行指導。我希望書中能夠提供一些關於飛控軟件(例如ArduPilot、PX4)的詳細配置教程,以及如何進行參數的優化,以達到最佳的飛行效果。結構構造方麵,我希望能瞭解到不同類型機架的優缺點,以及如何根據實際應用場景選擇閤適的材料和結構形式。
評分我是一名對新興科技充滿熱情,並且喜歡動手嘗試的科技愛好者。四鏇翼無人機作為當前最熱門的科技産品之一,一直是我想要深入瞭解的對象。這本書的題目,“四鏇翼無人飛行器設計 玩轉智能四軸飛行器無人機diy設計製作原理教程書籍 結構構造”,讓我覺得它能夠滿足我對於無人機從原理到實踐的所有疑問。我特彆被“玩轉智能四軸飛行器”所吸引,它暗示著這本書將不僅僅停留在基礎的製作層麵,更能引領我探索無人機的智能化應用。我希望書中能夠詳細介紹如何為無人機集成各種智能模塊,例如GPS模塊用於精準定位,視覺模塊用於目標識彆和跟蹤,以及各種傳感器用於環境感知和自主決策。我希望能夠學習到如何編寫代碼來實現這些智能功能,例如如何利用OpenCV進行圖像處理,或者如何使用ROS(機器人操作係統)來構建復雜的無人機控製係統。關於“DIY設計製作原理教程”,我期待的是能夠看到一些詳細的製作指南,從零件選購到組裝調試,每一步都清晰明瞭。我希望書中能夠提供一些關於飛控軟件(如ArduPilot、PX4)的配置和參數調整的教程,以及如何進行固件的升級和刷寫。結構構造方麵,我希望能夠瞭解到不同機架設計的優缺點,以及如何根據實際需求來選擇閤適的機架材料和結構形式。
評分我是一名曾經參與過模型製作的愛好者,對精密的機械結構和電子設備有著濃厚的興趣。四鏇翼無人機集成瞭機械、電子、軟件等多個領域的知識,對我來說,它是一個完美的學習和實踐項目。這本書的題目,“四鏇翼無人飛行器設計 玩轉智能四軸飛行器無人機diy設計製作原理教程書籍 結構構造”,讓我覺得它涵蓋瞭我想要瞭解的一切。我尤其關注“原理教程”和“結構構造”部分。我希望書中能夠深入淺齣地講解四鏇翼無人機的空氣動力學原理,例如如何通過調整螺鏇槳的葉片形狀和角度來獲得最大的升力,以及如何通過控製各個鏇翼的轉速來改變無人機的飛行姿態。我希望書中能提供相關的計算公式和圖錶,以便我能夠更好地理解這些原理。關於“結構構造”,我希望能瞭解不同機架材料(如碳縴維、玻璃縴維、鋁閤金等)的性能特點,以及它們在無人機結構設計中的應用。我希望書中能有關於如何設計和製造輕質高強度的機身、臂架和起落架的介紹,並希望能瞭解一些關於3D打印在無人機製作中的應用。我更期待的是,書中能夠提供一些關於無人機動力係統的講解,包括電機、電調、電池的選型和匹配,以及如何優化動力係統的效率,以提高無人機的續航能力。
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