Рэндал У. Биард, Тимоти У. МакЛэйн. Малые беспилотные летательные аппараты: теория и практика

Москва: Техносфера, 2015. — 312 с. — (Мир радиоэлектроники). — ISBN: 978-5-94836-393-6.Это издание посвящено управлению беспилотными летательными аппаратами (БЛА). Акцент в книге делается на системы повышения устойчивости управления. Других изданий, которые бы охватывали вопросы моделирования динамики летательных аппаратов, разработки автопилотов (решающих задачи «низкого уровня»), оценки состояния БЛА, а также расчета траектории полета (задачи «высокого уровня»), в настоящее время нет.Целевой аудиторией являются студенты, которые прошли подготовку в области электротехники, компьютерной техники, машиностроения и информатики и прослушали вводный курс по системам управления с обратной связью или робототехнике. Также книга будет интересна инженерам в области аэронавтики, которые заинтересованы во вводном курсе в автономные системы.Содержание
Предисловие редактора перевода
Предисловие
Введение
Архитектура системы
Модели проектирования
Опытно-конструкторская разработка
Системы координат
Матрицы вращения
Системы координат МБЛА
Воздушная скорость, скорость ветра и скорость относительно Земли
Ветровой треугольник
Дифференцирование вектора
Краткое изложение главы
Опытно-конструкторская разработка
Кинематика и динамика
Переменные состояния
Кинематика
Динамика неизменяемых систем
Краткое изложение главы
Опытно-конструкторская разработка
Силы и моменты сил
Гравитационные силы
Аэродинамические силы и моменты
Движущие силы и моменты
Атмосферные возмущения
Краткое изложение главы
Опытно-конструкторская разработка
Модели линейного проектирования
Краткое описание нелинейных уравнений движения
Координированный поворот
Балансировочный режим
Модели передаточной функции
Линейные модели в пространстве состояний
Упрощенные режимы
Краткое содержание главы
Опытно-конструкторская разработка
Проектирование автопилота с использованием последовательных замыканий контура обратной связи
Последовательное замыкание контура
Ограничения, связанные с насыщением, и их влияние на рабочие характеристики
Автопилот движения в боковом направлении
Автопилот продольного движения
Цифровая реализация контуров с ПИД-регулятором
Краткое содержание главы
Опытно-конструкторская разработка
Датчики МБЛА
Акселерометры
Датчики угловой скорости
Датчики давления
Цифровые компасы
Система глобального позиционирования
Краткое содержание главы
Опытно-конструкторская разработка
Оценка состояния
Контрольный маневр
Фильтры низких частот
Оценка состояния путем обращения модели датчика
Теория динамического наблюдателя
Вывод дискретно-непрерывного фильтра Калмана
Оценка положения
Сглаживание данных GPS
Краткое содержание главы
Опытно-конструкторская разработка
Модели наведения
Модель автопилота
Кинематическая модель управляемого полета
Кинематические модели наведения
Динамическая модель наведения
Краткое содержание главы
Опытно-конструкторская разработка
Движение по прямой линии и круговой орбите
Движение по прямолинейной траектории
Движение по круговой орбите
Краткое содержание главы
Опытно-конструкторская разработка
Система управления маршрутом
Переходы между путевыми точками
Траектории Дубинса
Краткое содержание главы
Опытно-конструкторская разработка
Планирование траектории
Поточечные алгоритмы
Алгоритмы охвата
Краткое содержание главы
Опытно-конструкторская разработка
Навигация с помощью видеосистемы
Система координат карданного подвеса, видеокамеры и проективная геометрия
Нацеливание карданного подвеса
Геолокация
Оценка движения цели в плоскости изображения
Время до столкновения
Точная посадка
Краткое содержание главы
Опытно-конструкторская разработка
Приложение. Терминология и обозначения
Приложение. Кватернионы
Кватернион поворотов
Кинематика самолета и уравнения динамики
Переход от углов Эйлера к кватернионам
Приложение. Анимация в Simulink
Дескрипты графики MatLAB
Пример анимации: перевернутый маятник
Пример анимации летательного аппарата, использующего линии
Пример анимации летательного аппарата, использующего вершины и грани
Приложение. Моделирование в Simulink с помощью S-функций
Пример: дифференциальное уравнение второго порядка
Приложение. Параметры корпуса летательного аппарата
Летающее крыло Zagi
БЛА «Аэрозонд»
Приложение. Балансировка и линеаризация в Simulink
Использование команды trim в Simulink
Численные расчеты сбалансированного состояния
Использование команды linmod в Simulink для создания модели в пространстве состояний
Численные расчеты модели в пространстве состояний
Приложение. Основные положения теории вероятности
Приложение. Параметры датчика
Датчик угловой скорости
Акселерометры
Датчики давления
Цифровой компас/магнитометр
GPS
Список литературы
Предметный указатель