✈️ 固定翼飞行器姿态控制律设计

📘 30章 · 从入门到进阶
01 固定翼飞行器概述
  • 基本概念
  • 分类
  • 应用领域
02 坐标系与姿态表示
  • 常用坐标系
  • 欧拉角
  • 四元数
  • 方向余弦矩阵
03 固定翼飞行器动力学模型
  • 刚体运动方程
  • 气动力与力矩
  • 推力模型
  • 重力模型
04 姿态运动学方程
  • 欧拉角运动学
  • 四元数运动学
  • 方程推导与简化
05 传感器与测量
  • IMU
  • 磁力计
  • GPS
  • 空速计
  • 数据融合基础
06 姿态估计基础
  • 互补滤波
  • 卡尔曼滤波入门
  • EKF应用
07 PID控制基础
  • PID原理
  • 比例积分微分
  • 参数整定
08 姿态PID控制律设计
  • 横滚角PID
  • 俯仰角PID
  • 偏航角PID
  • 内外环结构
09 角速率控制内环
  • 角速率反馈
  • 内环设计
  • 带宽与稳定性
10 姿态角控制外环
  • 外环设计
  • 内外环协调
  • 角度限幅与抗饱和
11 串级PID控制
  • 串级结构
  • 带宽分离
  • 优势与局限
12 非线性控制基础
  • 非线性特点
  • 反馈线性化
  • 滑模控制
13 自适应控制基础
  • 模型参考自适应
  • 自校正控制
  • 姿态应用
14 鲁棒控制基础
  • H∞控制
  • μ综合
  • 鲁棒性分析
15 模型预测控制(MPC)
  • MPC原理
  • 姿态MPC设计
  • 与PID对比
16 控制分配
  • 问题描述
  • 伪逆法
  • 链式递增
  • 动态分配
17 执行器建模与约束
  • 舵机模型
  • 油门模型
  • 速率/位置约束
  • 故障处理
18 风场干扰与抑制
  • 风场模型
  • 阵风影响
  • 抑制策略
19 飞行模态与控制切换
  • 手动/增稳/自动
  • 切换逻辑
  • 平滑过渡
20 增益调度控制
  • 基本原理
  • 调度变量
  • 控制器设计
21 数字控制器实现
  • 离散化方法
  • 采样时间
  • 数值误差
22 软件在环仿真(SITL)
  • 环境搭建
  • 模型集成
  • 算法验证
23 硬件在环仿真(HITL)
  • 环境搭建
  • 实时系统
  • 硬件接口
24 飞行试验与数据分析
  • 试飞流程
  • 数据记录
  • 性能评估
  • 问题排查
25 姿态控制性能指标
  • 稳态误差
  • 超调量
  • 调节时间
  • 带宽
  • 鲁棒裕度
26 故障诊断与容错控制
  • 传感器故障
  • 执行器故障
  • 容错策略
27 编队飞行控制基础
  • 编队结构
  • 长机-僚机
  • 虚拟结构
  • 姿态一致性
28 VTOL姿态控制
  • 过渡过程
  • 倾转旋翼
  • 模态切换
29 先进控制方法
  • LQR控制
  • H∞设计案例
30 课程总结与展望
  • 核心回顾
  • 常见误区
  • 未来趋势
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