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四旋翼飞行器建模与动力学参数辨识

共计 30 章节
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01
课程导入
四旋翼飞行器的发展现状 · 建模与参数辨识的重要性 · 课程目标与学习路径
课程导入四旋翼飞行器的发…
02
四旋翼飞行器基础
机体结构 · 飞行原理 · 坐标系定义（机体坐标系
四旋翼飞行器基础机体结构
03
运动学建模
位置 · 速度 · 加速度在惯性系与机体系间的转换
运动学建模位置
04
动力学建模基础
牛顿-欧拉方程 · 刚体动力学 · 四旋翼的力和力矩来源（螺旋桨拉力
动力学建模基础牛顿
05
电机与螺旋桨模型
无刷电机动态特性 · 螺旋桨推力与扭矩系数 · PWM到转速的映射
电机螺旋桨模型
06
完整非线性动力学模型
六自由度刚体方程 · 状态空间表达 · 模型参数（质量
完整非线性动力学…六自由度刚体方程
07
模型简化与线性化
悬停点附近小扰动线性化 · 状态方程与传递函数 · 线性化模型的适用条件
模型简化线性化
08
参数辨识概述
参数辨识的定义 · 分类（离线/在线 · 白箱/黑箱/灰箱）
参数辨识概述参数辨识的定义
09
辨识实验设计
激励信号设计（扫频 · 伪随机序列） · 飞行测试方案
辨识实验设计激励信号设计
10
传感器与数据预处理
IMU · 光流 · GPS等传感器原理
传感器数据预处理
11
最小二乘法基础
线性最小二乘原理 · 加权最小二乘 · 递推最小二乘
最小二乘法基础线性最小二乘原理
12
极大似然估计与贝叶斯估计
概率模型 · 似然函数 · 极大似然估计
极大似然估计贝叶斯估计
13
频域辨识方法
频率响应估计 · Bode图拟合 · 频域最小二乘
频域辨识方法频率响应估计
14
时域辨识方法
预测误差法 · 输出误差法 · 子空间辨识方法（如N4SID）
时域辨识方法预测误差法
15
基于神经网络的辨识
神经网络逼近非线性动力学 · 训练数据生成 · 网络结构选择
基于神经网络的辨…神经网络逼近非线…
16
惯性参数辨识
质量 · 重心位置 · 转动惯量辨识方法（摆锤法
惯性参数辨识质量
17
气动参数辨识
推力系数 · 扭矩系数 · 阻力系数辨识
气动参数辨识推力系数
18
电机参数辨识
电机时间常数 · 转速-推力曲线拟合 · 动态响应测试
电机参数辨识电机时间常数
19
模型验证与交叉验证
验证数据集设计 · 残差分析 · 预测误差评估
模型验证交叉验证
20
不确定性分析与鲁棒性
参数不确定性来源 · 蒙特卡洛模拟 · 灵敏度分析
不确定性分析鲁棒性
21
实战案例1
基于仿真环境的四旋翼建模与参数辨识（…
实战案例1基于仿真环境的四…
22
实战案例2
基于真实飞行数据的离线参数辨识（数据… · 预处理 · 辨识
实战案例2基于真实飞行数据…
23
实战案例3
在线参数辨识与自适应控制（递推最小二… · 卡尔曼滤波在参数估计中的应用）
实战案例3线参数辨识
24
常见问题与调试技巧
辨识结果不收敛 · 数据噪声过大 · 模型结构错误
常见问题调试技巧
25
工具与软件
MATLAB/Simulink · Python（numpy/scipy… · PX4/ArduPilot日志分析
工具软件
26
进阶专题
考虑柔性效应 · 旋翼空气动力学干扰 · 地面效应
进阶专题考虑柔性效应
27
与控制系统设计的关系
模型在PID · LQR · MPC
控制系统设计的关…PID
28
综合项目
从零开始完成一架四旋翼的建模 · 参数辨识 · 模型验证与控制器仿真（分组或独立完成…
综合项目从零开始完成一架…
29
课程总结与前沿展望
当前研究热点（数据驱动建模 · 数字孪生 · 强化学习辨识）
课程总结前沿展望
30
考核与评估
理论考试 · 实验报告 · 项目答辩
考核评估