四旋翼无人机协同编队控制 · 课程目录

01 编队控制概论

无人机集群发展历程编队控制核心问题课程整体框架

02 坐标系与运动学

地球坐标系机体坐标系欧拉角与四元数运动学方程推导

03 单机动力学建模

牛顿-欧拉方程四旋翼空气动力学电机与螺旋桨模型

04 单机姿态控制

PID控制器设计角速度环与角度环参数整定经验

05 单机位置控制

位置环PID 轨迹跟踪饱和与抗积分饱和处理

06 编队图论基础

图论基本概念邻接矩阵与拉普拉斯矩阵图连通性分析

07 一致性理论

一阶一致性算法二阶一致性算法收敛性分析

08 领航-跟随编队

领航者轨迹规划跟随者控制器设计通信拓扑要求

09 虚拟结构法

虚拟刚体概念结构保持控制队形变换策略

10 行为法编队

基本行为定义行为融合机制优先级仲裁

11 分布式编队控制

分布式观测器设计局部信息交互全局稳定性证明

12 编队保持控制

队形误差定义反馈线性化控制鲁棒性分析

13 编队变换控制

队形参数化平滑过渡策略避碰约束处理

14 避碰与避障

人工势场法速度障碍法安全距离保持

15 通信约束处理

时延补偿丢包处理事件触发机制

16 编队重构策略

无人机失效检测拓扑重构任务重分配

17 协同路径规划

A*算法扩展分布式RRT 一致性路径协调

18 编队协同感知

分布式卡尔曼滤波信息融合相对定位

19 编队任务分配

匈牙利算法市场机制法分布式拍卖算法

20 编队控制仿真环境

Gazebo+ROS搭建多机仿真配置可视化工具

21 PX4编队固件修改

自定义模式开发 mavlink消息扩展参数调优

22 机载计算机通信

ROS节点设计 MAVSDK二次开发心跳机制实现

23 室内定位系统

UWB定位原理视觉SLAM基础多机协同定位

24 室外GPS编队

RTK-GPS配置差分定位磁罗盘校准

25 编队飞行实验设计

实验平台搭建安全策略数据记录与分析

26 编队控制性能评估

跟踪误差指标能耗分析鲁棒性测试方法

27 编队控制前沿

深度强化学习编队模型预测控制(MPC) 抗干扰控制

28 异构编队控制

不同机型协同载荷差异补偿速度匹配策略

29 编队控制工程实践

常见故障排查代码调试技巧飞行日志分析

30 课程总结与展望

核心知识点回顾未来研究方向推荐学习资源