無人直升機繫統中最重要的部分為無人機飛行控
制繫統，飛行控制繫統是安裝在無人機上控制無人機
飛行狀態的設備，其主要作用是與其他導航設備配合
完成指定的飛行任務。無人機在飛行過程中，利用各
種傳感器獲得無人機的運動狀態以及任務信息，飛行
控制繫統根據這些傳感器信息計算無人機需要的控制
量，驅動機構將無人機控制到所需位置。
賈傑、丁傳明主編的《輕型無人直升機控制繫統
設計與實踐（上）》正是為適應無人直升機飛行控制
繫統的發展而編寫的，旨在全面詳細地指導無人直升
機飛行控制繫統設計。本書對一般概念性問題不做詳
述，著重結合工程實踐對無人直升機控制繫統進行了
全面、繫統、深入的分析論證，其基本理論和分析處
理工程技術問題的方法具有普遍意義，對其他控制繫
統也具有一定的適用性和參考價值。
無人直升機因其獨特的飛行特點而具有日益重要
的軍事和民用價值。本書介紹了用於無人直升機控制
的飛行控制繫統結構和分部分的主要性能，並詳細闡
述了繫統設計方案、設計思想和實踐；深入研究了某
型無人直升機的飛行特點和操縱特性，針對該型無人
直升機的具體特性，結合內/外回路的控制策略，設計
了相應的增穩增控、自動保持回路的控制律，解決了
各通道間的耦合問題，為無人直升機的自主飛行控制
奠定了基礎，完成小型無人直升機飛行控制計算機的
開發工作。

第1章 緒論
1.1 輕型無人直升機發展簡史及概述
1.1.1 輕型無人直升機
1.1.2 研究技術難點及控制方法
1.1.3 無人直升機常用建模與辨識方法
1.1.4 直升機的基本理論
1.2 直升機旋翼氣動特性
1.2.1 直升機的組成
1.2.2 旋翼繫統的結構
1.2.3 旋翼的類型
1.2.4 旋翼基本參數
1.2.5 旋翼基本空氣動力特性
1.3 槳葉的揮舞運動
1.3.1 垂直飛行的均勻揮舞
1.3.2 前飛時的周期揮舞
1.3.3 揮舞繫數的物理解釋
第2章 輕型無人直升機的基本特性
2.1 引言
2.2 相關坐標繫及特征角度
2.2.1 地面坐標繫
2.2.2 機體坐標繫
2.2.3 速度軸繫及迎角和側滑角
2.2.4 槳軸繫
2.2.5 各坐標繫之間的轉換關繫
2.2.6 作用於直升機上的氣動力
2.3 輕型無人直升機繫統原理
2.3.1 主旋翼操縱機構
2.3.2 陀螺儀和尾槳
2.3.3 油門控制
2.3.4 舵機
2.4 基本動力學模型
2.5 主旋翼繫統
2.5.1 主旋翼力和力矩
2.5.2 Bell-Hiller穩定小翼
2.5.3 主旋翼繫統動力學特性
2.6 尾旋翼繫統
2.6.1 尾旋翼力和力矩
2.6.2 偏航阻尼器
2.6.3 尾旋翼繫統動力學模型
2.7 輔助機體部件
2.7.1 動力繫統
2.7.2 機身和尾翼
2.8 動力學模型結構
第3章 輕型無人機運動方程
3.1 直升機的穩定性與操縱性
3.1.1 縱向靜穩定性
3.1.2 航向靜穩定性
3.1.3 橫滾靜穩定性
3.1.4 直升機的阻尼特性
3.1.5 直升機的操縱性
3.2 微小型無人直升機懸停狀態的配平計算
3.2.1 懸停狀態的平衡方程
3.2.2 懸停狀態的配平計算
3.2.3 配平結果驗證和分析
3.3 直升機的平衡動力學
3.3.1 直升機的平衡方程
3.3.2 直升機懸停時的平衡
3.3.3 直升機平飛時的平衡
3.4 直升機運動方程
3.4.1 全量運動方程
3.4.2 小擾動線性化方程
3.4.3 自然直升機性能分析
3.5 小型無人直升機動力學建模及物理特性分析
3.5.1 直升機增穩動力學結構
3.5.2 數學模型的建立
3.5.3 增穩動力學的狀態空間模型
3.5.4 小型直升機增穩動力學的結構
3.5.5 關於增穩動力學結構模型的物理分析
第4章 敏感裝置實驗原理
4.1 ADIS16350簡介
4.2 XW-IMU7200簡介
4.3 慣性器件指標及其測試方法
4.3.1 陀螺儀指標體繫
4.3.2 加速度計指標體繫
4.3.3 慣性器件的測試方法
4.4 慣性器件誤差模型
4.4.1 陀螺儀誤差模型
4.4.2 加速度計誤差模型
4.4.3 慣性器件隨機漂移模型
4.5 三軸加速度計標定方法
4.5.1 標定原理
4.5.2 標定實驗流程
4.5.3 六位置法標定繫數的計算
4.5.4 標定實驗數據分析
4.6 三軸陀螺標定方法
4.6.1 標定原理
4.6.2 標定實驗流程
4.6.3 標定注意事項
4.6.4 標定實驗數據分析
4.7 捷聯慣導解算方法
4.7.1 捷聯慣導解算原理
4.7.2 捷聯矩陣的求取
4.7.3 導航方程及其計算流程
4.7.4 小結
第5章 執行機構實驗原理
5.1 空氣舵工作原理
5.1.1 指標與要求
5.1.2 舵機
5.2 舵繫統響應測試原理
5.2.1 時域響應法
5.2.2 頻域響應法
5.2.3 舵繫統傳遞函數及其特性分析
5.3 舵繫統性能測試實驗
5.3.1 舵繫統極性測試
5.3.2 舵機模型的時域響應辨識實驗
5.3.3 舵機模型的頻域響應辨識實驗
第6章 頻域響應辨識
6.1 繫統辨識基礎
6.2 繫統辨識的方法
6.3 CIFER介紹
6.4 掃頻實驗設計
6.4.1 傳遞函數對像選擇
6.4.2 實驗流程與步驟
6.4.3 數據預處理
6.5 CIFER建模實現
6.6 對像辨識分析
6.6.1 辨識結果及驗證
6.6.2 特征根與穩定性分析
6.6.3 頻率特性分析
6.6.4 分析結果總結
第7章 飛行控制律設計
7.1 對像特性分析
7.1.1 開環穩定性
7.1.2 耦合性
7.1.3 頻率特性
7.2 增穩控制律設計
7.2.1 俯仰通道增穩控制律設計
7.2.2 滾轉通道增穩控制律設計
7.2.3 三種增穩方案對比
7.3 姿態控制律設計
7.3.1 俯仰角控制律設計
7.3.2 滾轉角控制律設計
7.4 基於姿態角阻尼內回路的位置控制律設計
7.4.1 控制結構
7.4.2 控制參數設計
7.5 基於姿態角指令內回路的位置控制律設計
7.5.1 控制結構
7.5.2 控制參數設計
7.6 基於角速率阻尼內回路的位置控制律設計
7.6.1 控制結構
7.6.2 控制參數設計
7.7 基於地速控制的位置控制律設計
7.7.1 控制結構
7.7.2 控制參數設計
7.8 四種位置控制方案對比
7.8.1 控制結構對比
7.8.2 控制效果對比
7.9 高度控制
7.9.1 控制需求分析
7.9.2 控制律設計
7.10 航向控制
7.10.1 控制需求分析
7.10.2 控制結構
7.10.3 控制律設計
參考文獻