01
坐标系与刚体运动基础
惯性坐标系 · 机体坐标系 · 欧拉角定义 · 旋转矩阵推导 · 四元数基础
坐标变换刚体
02
运动学方程
位置运动学 · 姿态运动学(欧拉角法/四元数法) · 离散化
运动学离散化
03
动力学方程
牛顿‑欧拉方程 · 平动/转动动力学 · 惯性张量 · 力矩分析
动力学张量
04
力和力矩建模
重力 · 螺旋桨拉力/力矩 · 气动阻力 · 陀螺效应
力模型螺旋桨
05
控制效率模型
混控矩阵 · X型/十字型布局 · 控制分配 · 执行器饱和
混控分配
06
线性化与状态空间
小扰动假设 · 雅可比矩阵 · 状态空间方程 · 线性化点
线性化状态空间
07
仿真环境搭建
Python环境 · NumPy/SciPy · Matplotlib · 仿真循环框架
Python仿真
08
四元数姿态更新
四元数乘法 · 姿态更新算法 · 归一化 · 与旋转矩阵转换
四元数姿态
09
欧拉角姿态更新
欧拉角微分方程 · 万向锁 · 数值积分 · 适用场景
欧拉角万向锁
10
位置与速度更新
加速度/速度/位置积分 · 重力补偿 · 坐标系转换
导航积分
11
螺旋桨模型
BLDC电机 · PWM‑拉力映射 · 时间常数 · 动态响应
电机螺旋桨
12
传感器模型
IMU(加速度计/陀螺仪) · 磁力计 · GPS · 噪声与偏置
传感器IMU
13
状态估计基础
卡尔曼滤波 · EKF · 状态观测器 · 传感器融合
估计卡尔曼
14
仿真数据记录
日志格式 · CSV/HDF5 · 实时绘图 · 回放分析
数据存储
15
模型验证方法
开环/闭环响应 · 与真实数据对比 · 误差分析
验证对比
16
参数辨识
最小二乘 · 极大似然 · 飞行数据采集 · 收敛性分析
辨识参数
17
非线性模型
大角度机动 · 空气动力学/电机非线性 · 耦合效应
非线性耦合
18
风场扰动建模
常值风 · 阵风 · 湍流模型 · 对飞行的影响
风场扰动
19
地面效应建模
地面效应原理 · 高度影响 · 实验修正 · 起降阶段
地面效应起降
20
执行器动力学
伺服舵机 · 响应延迟 · 带宽限制 · 故障模拟
执行器延迟
21
刚体六自由度仿真
完整仿真循环 · 数值积分(欧拉/RK4) · 实时性优化
6DOFRK4
22
模型预测控制基础
MPC原理 · 预测模型 · 优化求解 · 约束处理
MPC优化
23
硬件在环仿真
HIL架构 · 接口协议 · 实时系统 · 延迟补偿
HIL实时
24
故障建模与仿真
电机失效 · 传感器故障 · 通信中断 · 紧急降落
故障容错
25
模型降阶
刚体模态分离 · 主导极点 · 降阶验证 · 简化控制
降阶模态
26
频域分析
传递函数 · 波特图 · 奈奎斯特图 · 带宽与稳定性
频域波特图
27
时域分析
阶跃/脉冲响应 · 稳态误差 · 超调量 · 调节时间
时域响应
28
多旋翼编队建模
相对运动学 · 编队构型 · 通信拓扑 · 一致性控制
编队一致性
29
模型不确定性分析
参数摄动 · 鲁棒性 · 蒙特卡洛 · 置信区间
不确定性蒙特卡洛
30
综合项目实战
完整建模流程 · 代码实现 · 仿真验证 · 文档总结
项目实战