多旋翼飞行器动态建模实验详解：原理与步骤

本篇文档主要介绍了动态建模实验在多旋翼飞行器设计与控制中的应用，由北京航空航天大学的全权副教授授课。课程涵盖了以下几个关键知识点： 1. 实验原理： - 刚体运动学模型：专注于研究飞行器的位置、速度、姿态和角速度，通常使用质点模型来简化分析，不考虑质量和受力情况。 - 刚体动力学模型：与一般刚体动力学的不同在于，拉力方向始终与机体轴轴的负方向一致，这对于理解飞行器的动力行为至关重要。 - 控制效率模型：区分了六旋翼和四旋翼的特性，强调了控制效率模型在设计中的作用，可能涉及到不同旋翼配置对飞行性能的影响。 2. 基础实验： - 欧拉角模型、旋转矩阵模型和四元数模型：这些是描述飞行器姿态变化的数学工具，实验中会通过这些模型来建立和理解飞行器在空间中的运动状态。 3. 分析实验： - 惯性系下的位置动力学模型：该部分探讨了重力、螺旋桨拉力和空气动力对飞行器运动的影响，包括拉力的方向性和大小计算，以及空气阻力如何影响飞行器的轨迹。 4. 设计实验： - 动力单元模型：涉及无刷直流电机、电调和螺旋桨组成的动力系统，实验中将学习如何将油门指令转化为实际的螺旋桨转速，这是实现飞行器动力转换的关键步骤。 5. 小结： - 实验的目的是通过理论学习和实际操作，掌握多旋翼飞行器的动态建模方法，理解飞行控制的基础原理，并能应用于实际飞行器的设计和优化。 通过这一系列实验，参与者将能够深化对多旋翼飞行器工作原理的理解，提升其在无人机控制领域的实践能力。无论是对于学术研究还是未来的职业发展，这都是一个重要的实践环节。