多旋翼无人机远程控制实践-教学大纲

《多旋翼无人机远程控制实践》教学大纲课程信息课程名称：多旋翼无人机远程控制实践课程类别：素质选修课/专业基础课课程性质：选修/必修计划学时：32计划学分：2先修课程：无选用教材：《多旋翼无人机远程控制实践》，全权、杨兰江、宁俊清、刘浩、毛鹏达、马泽青主编，2023年，电子工业出版社教材。适用专业：本课程适合对多旋翼飞行器设计与控制感兴趣的学生，也可以把部分实验作为高年级本科生以及研究生专业课程的实践课程，或者作为该领域研究的人门课程。课程负责人：二、课程简介本课程本课程内容丰富，结构严谨，层次有序，理论与工程紧密结合，覆盖从数字仿真到硬件在环仿真，最后到实际飞行，同时帮助学生迅速达到从事该领域工作的智识水平。三、课程教学要求序号专业毕业要求课程教学要求关联程度1工程知识包含实验原理、实验平台和实验任务三大部分，共八章内容。实验任务包括五个环环相扣的主题实验:系统辨识、滤波器设计、跟踪控制器设计、路径跟隨控制器设计和避障控制器设计,完成多旋翼飞行器远程控制实践。L2问题分析近年来，随着经济社会的快速发展，新一轮产业革命的推进，无人机产业呈现出非常迅猛的发展态势。一是应用范围不断拓展，从传统的个人娱乐逐渐拓展至全方位民生领域；二是产业结构不断完善，一系列种类齐全、功能多样、安全可靠的无人机产品应运而生；三是商业模式不断创新，无人机与各相关行业深度融合，不断有新的商业模式涌现出来。H3设计/开发解决方案基于完善的多旋翼的飞行控制，本课程主要关注顶层控制，包括模型辨识、状态估计、跟踪控制、路径跟隨和自主避障等相关内容。这些工作为更顶层的自主决策奠定了基础，可延伸到无人机空中交通、山区物流和应急救援调度等领域。H4研究L5使用现代工具L6工程与社会学生能够意识到多旋翼无人机远程控制实践的重要性，不仅要有良好的思想道德素质、科学文化素质、专业技能和健康的身体，而且要有良好的心理素质，勇于承担责任，能够承受失败与挫折等。L7环境和可持续发展L8职业规范L9个人和团队1.学会个人发展和团队合作，提高个人和团队的综合素质。2.学会与他人合作和沟通，建立良好的人际关系和团队合作氛围。H10沟通1.学会进行有效的沟通和表达，与客户、同事和上级保持良好的沟通和协作。2.学会进行跨文化沟通和合作，提高国际化视野和跨文化交流能力。M11项目管理L12终身学习1.学会进行自我学习和自我提升，不断提高自身的专业水平和创新能力。2.学会进行终身学习和职业发展规划，不断拓展职业领域和发展空间。H注：“课程教学要求”栏中内容为针对该课程适用专业的专业毕业要求与相关教学要求的具体描述。“关联程度”栏中字母表示二者关联程度。关联程度按高关联、中关联、低关联三档分别表示为“H”“M”或“L”。“课程教学要求”及“关联程度”中的空白栏表示该课程与所对应的专业毕业要求条目不相关。四、课程教学内容章节名称主要内容重难点关键词学时类型1绪论什么是多旋翼为什么选择多旋翼了解多旋翼飞行器；掌握它自身的特点与相对其他类型飞行器的一些区别。1理论+实操2仿真和实验平台总体介绍仿真平台实飞实验平台平台优势了解本书使用的硬件平台和软件平台以及仿真平台。了解基于半自主飞控的多旋翼远程控制实验平台的基本构成；掌握各个软件与硬件的基本功能与使用方式。3理论+实操3实验流程总体介绍定点控制实验流程了解实验的流程；掌握平台的使用方法和实验的基本操作流程。1理论+实操4系统辨识实验系统模型系统辨识系统辨识中用到的模型基础实验分析实验设计实验实飞实验了解并掌握利用扫频信号辨识多旋翼系统的方法；掌握多旋翼系统辨识方法。6理论+实操5滤波器设计实验卡尔曼滤波器模型描述卡尔曼滤波器算法总结实验所用卡尔曼滤波模型基础实验分析实验设计实验实飞实验了解卡尔曼滤波(KalmanFiltering)；掌握卡尔曼滤波。6理论+实操6跟踪控制器设计实验系统模型控制器设计基础实验分析实验设计实验实飞实验了解并掌握跟踪控制器设计的相关知识。5理论+实操7路径跟随控制器设计实验基本介绍飞向航行点并沿航线飞行原理基础实验分析实验设计实验实飞实验了解并掌握设计算法以及多旋翼跟随特定的路径。5理论+实操8避障控制器设计实验实验原理基础实验分析实验设计实验实飞实验了解并掌握了单架多旋翼实现避开单个障碍物的一般原理。5理论+实操五、考核要求及成绩评定序号成绩类别考核方式考核要求权重（%）备注1期末成绩期末考试考试50百分制，60分为及格2平时成绩课后作业8次40优、良、中、及格、不及格3平时表现出勤情况10两次未参加课程则无法获得学分注：此表中内容为该课程的全部考核方式及其相关信息。六、学生学习建议学习方法建议1.通过开展课堂讨论、实践活动，增强的团队交流能力，学会如何与他人合作、沟通、协调等等。2.通过思考，加深自己的兴趣，巩固知识点。3.进行练习和实践，提高自己的技能和应用能力，加深对知识的理解和记忆。学生课外阅读参考资料《多旋翼无人机远程控制实践》，全权、杨兰江、宁俊清、刘浩、毛鹏达、马泽青主编，2023年，电子工业出版社教材。七、课程改革与建设该课程基于完善的多旋翼的飞行控制，本课程主要关注顶层控制，包括模型辨识、状态估计、跟踪控制、路径跟隨和自主避障等相关内容。这些工作为更顶层的自主决策奠定了基础，可