Книга: Биард Р. У., МакЛэйн Т. У. «Малые беспилотные летательные аппараты: теория и практика»

Серия: "Мир радиоэлектроники"

Содержание:

Предисловие...... 10 Глава 1. Введение...... 14 1. 1. Архитектура системы...... 14 1. 2. Модели проектирования...... 18 1. 3. Опытно-конструкторская разработка...... 20 Глава 2. Системы координат...... 22 2. 1. Матрицы вращения...... 23 2. 2. Системы координат МБЛА...... 25 2. 3. Воздушная скорость, скорость ветра и скорость относительно Земли...... 31 2. 4. Ветровой треугольник...... 33 2. 5. Дифференцирование вектора...... 37 2. 6. Краткое изложение главы...... 38 2. 7. Опытно-конструкторская разработка...... 40 Глава 3. Кинематика и динамика...... 41 3. 1. Переменные состояния...... 41 3. 2. Кинематика...... 43 3. 3. Динамика неизменяемых систем...... 44 3. 4. Краткое изложение главы...... 49 3. 5. Опытно-конструкторская разработка...... 50 Глава 4. Силы и моменты сил...... 51 4. 1. Гравитационные силы...... 51 4. 2. Аэродинамические силы и моменты...... 52 4. 3. Движущие силы и моменты...... 65 4. 4. Атмосферные возмущения...... 67 4. 5. Краткое изложение главы...... 70 4. 6. Опытно-конструкторская разработка...... 71 Глава 5. Модели линейного проектирования...... 73 5. 1. Краткое описание нелинейных уравнений движения...... 74 5. 2. Координированный поворот...... 77 5. 3. Балансировочный режим...... 78 5. 4. Модели передаточной функции...... 80 5. 5. Линейные модели в пространстве состояний...... 89 5. 6. Упрощенные режимы...... 97 5. 7. Краткое содержание главы...... 101 5. 8. Опытно-конструкторская разработка...... 102 Глава 6. Проектирование автопилота с использованием последовательных замыканий контура обратной связи...... 105 6. 1. Последовательное замыкание контура...... 106 6. 2. Ограничения, связанные с насыщением, и их влияние на рабочие характеристики...... 108 6. 3. Автопилот движения в боковом направлении...... 109 6. 4. Автопилот продольного движения...... 116 6. 5. Цифровая реализация контуров с ПИД-регулятором...... 126 6. 6. Краткое содержание главы...... 129 6. 7. Опытно-конструкторская разработка...... 131 Глава 7. Датчики МБЛА...... 133 7. 1. Акселерометры...... 133 7. 2. Датчики угловой скорости...... 137 7. 3. Датчики давления...... 139 7. 4. Цифровые компасы...... 143 7. 5. Система глобального позиционирования...... 146 7. 6. Краткое содержание главы...... 154 7. 7. Опытно-конструкторская разработка...... 154 Глава 8. Оценка состояния...... 156 8. 1. Контрольный маневр...... 156 8. 2. Фильтры низких частот...... 157 8. 3. Оценка состояния путем обращения модели датчика...... 158 8. 4. Теория динамического наблюдателя...... 162 8. 5. Вывод дискретно-непрерывного фильтра Калмана...... 164 8. 6. Оценка положения...... 168 8. 7. Сглаживание данных GPS...... 170 8. 8. Краткое содержание главы...... 173 8. 9. Опытно-конструкторская разработка...... 174 Глава 9. Модели наведения...... 175 9. 1. Модель автопилота...... 175 9. 2. Кинематическая модель управляемого полета...... 176 9. 3. Кинематические модели наведения...... 179 9. 4. Динамическая модель наведения...... 181 9. 5. Краткое содержание главы...... 183 9. 6. Опытно-конструкторская разработка...... 183 Глава 10. Движение по прямой линии и круговой орбите...... 185 10. 1. Движение по прямолинейной траектории...... 186 10. 2. Движение по круговой орбите...... 192 10. 3. Краткое содержание главы...... 194 10. 4. Опытно-конструкторская разработка...... 196 Глава 11. Система управления маршрутом...... 197 11. 1. Переходы между путевыми точками...... 197 11. 2. Траектории Дубинса...... 204 11. 3. Краткое содержание главы...... 212 11. 4. Опытно-конструкторская разработка...... 214 Глава 12. Планирование траектории...... 216 12. 1. Поточечные алгоритмы...... 217 12. 2. Алгоритмы охвата...... 229 12. 3. Краткое содержание главы...... 233 12. 4. Опытно-конструкторская разработка...... 235 Глава 13. Навигация с помощью видеосистемы...... 236 13. 1. Система координат карданного подвеса, видеокамеры и проективная геометрия...... 237 13. 2. Нацеливание карданного подвеса...... 239 13. 3. Геолокация...... 241 13. 4. Оценка движения цели в плоскости изображения...... 244 13. 5. Время до столкновения...... 248 13. 6. Точная посадка...... 250 13. 7. Краткое содержание главы...... 254 13. 8. Опытно-конструкторская разработка...... 254 Приложения...... 255 Приложение A. Терминология и обозначения...... 255 Приложение B. Кватернионы...... 263 B. 1. Кватернион поворотов...... 263 B. 2. Кинематика самолета и уравнения динамики...... 265 B. 3. Переход от углов Эйлера к кватернионам...... 268 Приложение C. Анимация в Simulink...... 269 C. 1. Дескрипты графики Matlab...... 269 C. 2. Пример анимации: перевернутый маятник...... 270 C. 3. Пример анимации летательного аппарата, использующего линии...... 273 C. 4. Пример анимации летательного аппарата, использующего вершины и грани...... 277 Приложение D. Моделирование в Simulink с помощью S, функций...... 280 D. 1. Пример: дифференциальное уравнение второго порядка...... 280 Приложение E. Параметры корпуса летательного аппарата...... 286 E. 1. Летающее крыло Zagi...... 286 E. 2. БЛА «Аэрозонд»...... 287 Приложение F. Балансировка и линеаризация в Simulink...... 288 F. 1. Использование команды trim в Simulink...... 288 F. 2. Численные расчеты сбалансированного состояния...... 289 F. 3. Использование команды linmod в Simulink для создания модели в пространстве состояний...... 293 F. 4. Численные расчеты модели в пространстве состояний...... 295 Приложение G. Основные положения теории вероятности...... 296 Приложение H. Параметры датчика...... 298 H. 1. Датчик угловой скорости...... 298 H. 2. Акселерометры...... 298 H. 3. Датчики давления...... 299 H. 4. Цифровой компас/магнитометр...... 299 H. 5. GPS...... 299 Список литературы...... 300 Предметный указатель...... 309

Издательство: "Техносфера" (2015)