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基於Arduino的四旋翼飛行器系統設計與製作(簡體書)
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基於Arduino的四旋翼飛行器系統設計與製作(簡體書)

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商品簡介
目次

商品簡介

本書是一部關於四旋翼飛行器的科普讀物。全書共6章:第1章介紹了四旋翼飛行器的概念、發展史以及四旋翼飛行器的主要優缺點和技術難點,讓讀者對四旋翼飛行器有初步的瞭解;第2章重點講述了Arduino的原理及應用,為學習開源飛控打下基礎;第3章介紹了四旋翼飛行器的飛行原理、飛行姿態及濾波算法,為讀者製作四旋翼飛行器打下基本的理論基礎;第4章介紹了四旋翼飛行器的硬件選擇,為讀者開展四旋翼飛行器製作做好器材準備;第5章通過講解一個具體的四旋翼飛行器的製作過程,向讀者詳細介紹了硬件組裝步驟,並且提供了與飛行控制相關的全部源代碼,讓讀者具備製作一架真正屬�自己的四旋翼飛行器的實際動手能力;第6章展望了四旋翼飛行器的新技術和未來的發展方向,為讀者今後能深入學習四旋翼飛行器提供借鑒。
本書可以作為大學或高中學生開展基於實踐的STEAM學習的素材,也可以作為教師開展STEAM教學的教輔。

目次

第1章 概述 1
1.1 四旋翼飛行器簡介 1
1.1.1 四旋翼飛行器的概念 1
1.1.2 四旋翼飛行器的發展史 1
1.2 四旋翼飛行器的主要優缺點和技術難點 3
1.2.1 四旋翼飛行器的主要優缺點 3
1.2.2 四旋翼飛行器的技術難點 4
思考題 5

第2章 Arduino的原理及應用 6
2.1 開源飛控 6
2.2 初識Arduino 7
2.2.1 Arduino簡介 8
2.2.2 Arduino的不同版本 10
2.3 Arduino開發環境搭建 14
2.3.1 IDE環境介紹 14
2.3.2 Arduino驅動安裝 17
2.3.3 實現Hello Arduino 19
2.4 Arduino編程基礎 22
2.4.1 程序結構 22
2.4.2 控制語句 23
2.4.3 相關語法 30
2.4.4 算術運算 32
2.4.5 比較運算 34
2.4.6 布爾運算 35
2.4.7 指針運算 36
2.4.8 位運算 36
2.4.9 複合運算符 40
2.4.10 常量與變量 41
2.5 Arduino的基本函數 56
2.5.1 數字I/O函數 57
2.5.2 模擬I/O函數 59
2.5.3 高級I/O函數 61
2.5.4 時間函數 65
2.5.5 幾個基本的數學運算函數 67
2.5.6 三角函數 70
2.5.7 隨機數函數 71
2.5.8 位操作函數 72
2.5.9 設置中斷函數 74
2.5.10 開關中斷函數 75
2.6 Arduino硬件平臺 76
2.6.1 Arduino Uno R3的硬件原理 76
2.6.2 數字輸入 79
2.6.3 數字輸出 81
2.6.4 模擬輸入 82
2.6.5 模擬輸出 84
2.6.6 串口輸入 87
2.6.7 串口輸出 88
2.6.8 Arduino Pro Mini 90
思考題 93

第3章 四旋翼飛行器的飛行原理、飛行姿態及濾波算法 94
3.1 四旋翼飛行器的結構和飛行原理 94
3.1.1 結構形式 94
3.1.2 飛行原理 94
3.2 四旋翼飛行器姿態的表示和運算 97
3.2.1 坐標系統的建立 97
3.2.2 四旋翼飛行器飛行姿態的表示和換算 99
3.3 濾波算法以及修正融合 101
3.3.1 互補濾波和梯度下降算法 102
3.3.2 卡爾曼濾波 110
3.4 PID控制算法 113
3.4.1 四旋翼飛行器的控制原理 113
3.4.2 PID控制理論 114
3.4.3 四軸PID控制――單環 116
3.4.4 四軸PID控制――串級 118
思考題 119

第4章 四旋翼飛行器的硬件選擇 120
4.1 四旋翼飛行器的類型 120
4.2 主要部件的選擇 121
4.2.1 遙控器 121
4.2.2 飛行控制器 123
4.2.3 機架 125
4.2.4 電機 126
4.2.5 槳葉 126
4.2.6 電調 127
4.2.7 電池 127
4.2.8 充電器 128
思考題 129

第5章 基於Arduino Uno的四旋翼飛行器的製作 130
5.1 選用的核心硬件介紹 130
5.2 硬件主要的組裝步驟 132
5.3 軟件源代碼 137
5.3.1 Arduino四旋翼飛行器初始化源代碼 137
5.3.2 Arduino四旋翼飛行器的飛控源代碼 160
5.3.3 Arduino四旋翼飛行器的ESC校正源代碼 176
思考題 181

第6章 四旋翼飛行器未來的發展與展望 182
思考題 183

參考文獻 184

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