第01章
绪论:为什么要研究六自由度?
飞行器运动方程概述,课程学习路线图。
入门概览
第02章
参考坐标系(上)
地面坐标系、机体坐标系、速度坐标系定义与转换。
坐标系基础
第03章
参考坐标系(下)
欧拉角、方向余弦矩阵、四元数基础。
姿态数学
第04章
刚体运动学基础
位置、速度、加速度在惯性系下的表达。
运动学
第05章
旋转运动学
角速度、角加速度、刚体转动定理。
旋转动力学
第06章
坐标系变换(上)
欧拉角旋转序列(3-2-1顺序),从机体到地面。
变换欧拉角
第07章
坐标系变换(下)
四元数更新方程,与欧拉角的对比。
四元数数值
第08章
动力学基础
牛顿第二定律在飞行器上的应用,平移方程推导。
牛顿平动
第09章
转动动力学
欧拉方程,转动惯量张量,力矩方程推导。
转动惯量
第10章
合外力分析
重力模型,重力在机体轴上的投影。
重力投影
第11章
空气动力(上)
升力、阻力、侧力,气动系数与迎角、侧滑角。
气动系数
第12章
空气动力(下)
动压、参考面积、气动导数的概念。
导数动压
第13章
推力模型
发动机推力简化模型,推力偏心影响。
推力发动机
第14章
合外力矩分析
气动力矩(滚转、俯仰、偏航),力矩系数。
力矩气动
第15章
操纵力矩
舵面偏转产生的控制力矩,操纵导数。
舵面控制
第16章
六自由度方程组装(上)
平移方程最终形式,引入速度坐标系。
组装平动
第17章
六自由度方程组装(下)
转动方程最终形式,完整状态空间表达。
状态空间完整
第18章
小扰动线性化(上)
基准运动与扰动运动,泰勒展开。
线性化泰勒
第19章
小扰动线性化(下)
纵向与横航向解耦,稳定性导数。
解耦稳定性
第20章
纵向运动方程
纵向状态空间矩阵,短周期与长周期模态。
纵向模态
第21章
横航向运动方程
横航向状态空间矩阵,滚转、螺旋、荷兰滚模态。
横航向荷兰滚
第22章
数值仿真基础
欧拉法、龙格-库塔法(RK4)原理与实现。
数值RK4
第23章
仿真代码实现(上)
Python环境搭建,定义状态向量与参数。
Python代码
第24章
仿真代码实现(中)
编写六自由度方程右端函数。
右端函数实现
第25章
仿真代码实现(下)
RK4积分器,仿真循环与结果保存。
积分循环
第26章
仿真结果可视化
姿态角、速度、轨迹的时域曲线绘制。
可视化曲线
第27章
配平计算
稳态飞行条件,配平求解方法。
配平稳态
第28章
开环响应分析
典型输入下的时域响应(阶跃、脉冲)。
响应阶跃
第29章
闭环控制初步
PID控制律设计,增稳系统仿真。
PID增稳
第30章
课程总结
六自由度建模的工程应用,进阶学习路径推荐。
总结进阶