多旋翼飛行器：從原理到實(shí)踐 教學(xué)大綱、授課計(jì)劃 全權(quán)

《多旋翼飛行器：從原理到實(shí)踐》教學(xué)大綱課程信息課程名稱：多旋翼飛行器：從原理到實(shí)踐課程類別：素質(zhì)選修課/專業(yè)基礎(chǔ)課課程性質(zhì)：選修/必修計(jì)劃學(xué)時(shí)：64計(jì)劃學(xué)分：4先修課程：無(wú)選用教材：《多旋翼飛行器：從原理到實(shí)踐》，全權(quán)、李大偉、楊炯、單上求、王培、崔根主編，2023年，電子工業(yè)出版社教材。適用專業(yè)：本課程可作為本科低年級(jí)、高職等學(xué)生群體的多旋翼飛行器的課程，同時(shí)也適合作為廣大多旋翼飛行器愛好者的人門參考課程。課程負(fù)責(zé)人：二、課程簡(jiǎn)介該課程首先介紹了多旋翼飛行器的基本概念、飛行原理、發(fā)展歷史等內(nèi)容;然后，對(duì)其系統(tǒng)組成以及機(jī)架、動(dòng)力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)等重要組成部分進(jìn)行了詳細(xì)介紹;最后，介紹了組裝調(diào)試、操控和維護(hù)、行業(yè)應(yīng)用和發(fā)展等知識(shí)。理論講解和實(shí)踐操作的有機(jī)融合，做到了內(nèi)容的全面與細(xì)致，也在處處講解安全操作,培養(yǎng)學(xué)生的安全意識(shí)。三、課程教學(xué)要求序號(hào)專業(yè)畢業(yè)要求課程教學(xué)要求關(guān)聯(lián)程度1工程知識(shí)覆蓋了多旋翼飛行器的方方面面，兼具基礎(chǔ)性和系統(tǒng)性，包含多旋翼無(wú)人機(jī)概念層面、系統(tǒng)層面和未來(lái)發(fā)展層面的總體認(rèn)知，又包含對(duì)機(jī)架、動(dòng)力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和自駕儀等細(xì)致介紹和實(shí)踐，還有整機(jī)的組裝、調(diào)試、飛行與維護(hù)。不僅如此，還提供了具有貨架產(chǎn)品性質(zhì)的教具清單和公開視頻。L2問(wèn)題分析隨著材料、芯片及人工智能等技術(shù)的迅猛發(fā)展，智能化、信息化和自動(dòng)化的時(shí)代已然到來(lái)。借助這股浪潮，無(wú)人機(jī)行業(yè)蓬勃發(fā)展，各式各樣的無(wú)人機(jī)在軍民領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。H3設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案本課程的編排采用“總-分-總”結(jié)構(gòu)，首先讓學(xué)生對(duì)多旋翼系統(tǒng)建立宏觀印象，再深入細(xì)節(jié)，最后回到整機(jī)的組裝、調(diào)試、飛行以及維護(hù)等內(nèi)容。H4研究L5使用現(xiàn)代工具L6工程與社會(huì)學(xué)生能夠意識(shí)到飛行器知識(shí)的重要性，不僅要有良好的思想道德素質(zhì)、科學(xué)文化素質(zhì)、專業(yè)技能和健康的身體，而且要有良好的心理素質(zhì)，勇于承擔(dān)責(zé)任，能夠承受失敗與挫折等。L7環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展L8職業(yè)規(guī)范L9個(gè)人和團(tuán)隊(duì)1.學(xué)會(huì)個(gè)人發(fā)展和團(tuán)隊(duì)合作，提高個(gè)人和團(tuán)隊(duì)的綜合素質(zhì)。2.學(xué)會(huì)與他人合作和溝通，建立良好的人際關(guān)系和團(tuán)隊(duì)合作氛圍。H10溝通1.學(xué)會(huì)進(jìn)行有效的溝通和表達(dá)，與客戶、同事和上級(jí)保持良好的溝通和協(xié)作。2.學(xué)會(huì)進(jìn)行跨文化溝通和合作，提高國(guó)際化視野和跨文化交流能力。M11項(xiàng)目管理L12終身學(xué)習(xí)1.學(xué)會(huì)進(jìn)行自我學(xué)習(xí)和自我提升，不斷提高自身的專業(yè)水平和創(chuàng)新能力。2.學(xué)會(huì)進(jìn)行終身學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展規(guī)劃，不斷拓展職業(yè)領(lǐng)域和發(fā)展空間。H注：“課程教學(xué)要求”欄中內(nèi)容為針對(duì)該課程適用專業(yè)的專業(yè)畢業(yè)要求與相關(guān)教學(xué)要求的具體描述?！瓣P(guān)聯(lián)程度”欄中字母表示二者關(guān)聯(lián)程度。關(guān)聯(lián)程度按高關(guān)聯(lián)、中關(guān)聯(lián)、低關(guān)聯(lián)三檔分別表示為“H”“M”或“L”?！罢n程教學(xué)要求”及“關(guān)聯(lián)程度”中的空白欄表示該課程與所對(duì)應(yīng)的專業(yè)畢業(yè)要求條目不相關(guān)。四、課程教學(xué)內(nèi)容章節(jié)名稱主要內(nèi)容重難點(diǎn)關(guān)鍵詞學(xué)時(shí)類型1緒論基本概念多旋翼操控原理和性能評(píng)估多旋翼發(fā)展歷史了解概念、操控原理和多旋翼的發(fā)展歷史。4理論+實(shí)操2系統(tǒng)基本組成總體介紹機(jī)架動(dòng)力系統(tǒng)通信系統(tǒng)飛行控制系統(tǒng)載荷系統(tǒng)了解機(jī)架、動(dòng)力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)以及載荷系統(tǒng)。將從功能、工作原理和關(guān)鍵參數(shù)等幾個(gè)方面對(duì)各個(gè)系統(tǒng)展開介紹。10理論+實(shí)操3機(jī)架設(shè)計(jì)和參數(shù)測(cè)量坐標(biāo)系和歐拉角布局設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重心和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量課堂實(shí)踐：歐拉角實(shí)驗(yàn)課堂實(shí)踐:轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試實(shí)驗(yàn)了解歐拉角的姿態(tài)表示方法；深刻理解坐標(biāo)系和姿態(tài)表示方法以及濾波器和控制器的設(shè)計(jì)。6理論+實(shí)操4動(dòng)力系統(tǒng)配置和設(shè)計(jì)問(wèn)題描述動(dòng)力系統(tǒng)建模性能估算動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)課堂實(shí)踐:電池的充放電測(cè)試課堂實(shí)踐：電調(diào)校準(zhǔn)課堂實(shí)踐：拉力和力矩測(cè)試實(shí)踐課堂實(shí)踐:動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)化選型測(cè)試?yán)斫舛嘈韯?dòng)力系統(tǒng)建模方法，學(xué)會(huì)估算多旋翼的一系列性能指標(biāo)；了解多旋翼在線性能評(píng)估的網(wǎng)站/paper/9理論+實(shí)操5通信系統(tǒng)配置和測(cè)試無(wú)線電通信原理遙控器和接收機(jī)數(shù)據(jù)傳輸圖像傳輸自組網(wǎng)傳輸課堂實(shí)踐:遙控器與接收機(jī)對(duì)頻課堂實(shí)踐:遙控器設(shè)置課堂實(shí)踐:遙控器校準(zhǔn)課堂實(shí)踐：數(shù)傳設(shè)備的調(diào)試課堂實(shí)踐:數(shù)傳設(shè)備的遠(yuǎn)距調(diào)試課堂實(shí)踐:圖傳設(shè)備的調(diào)試課堂實(shí)踐:圖傳設(shè)備的遠(yuǎn)距調(diào)試本章包括四個(gè)部分，首先介紹了無(wú)線電通信原理，然后分別圍繞遙控器和接收機(jī)、數(shù)傳設(shè)備、圖傳設(shè)備三個(gè)方面，介紹了相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)和配置方法。8理論+實(shí)操6自駕儀校準(zhǔn)和姿態(tài)控制調(diào)試傳感器原理和校準(zhǔn)狀態(tài)估計(jì)姿態(tài)控制和調(diào)試課堂實(shí)踐:加速度計(jì)校準(zhǔn)課堂實(shí)踐：磁力計(jì)校準(zhǔn)課堂實(shí)踐:濾波器參數(shù)調(diào)節(jié)課堂實(shí)踐:姿態(tài)控制PID調(diào)參本章具體包括以下內(nèi)容:--些常用傳感器的測(cè)量原理和校準(zhǔn)方法、濾波和估計(jì)原理、控制原理、PID控制及姿態(tài)控制調(diào)參。7理論+實(shí)操7組裝和位置控制調(diào)試多旋翼組裝多旋翼調(diào)試課堂實(shí)踐:多旋翼組裝課堂實(shí)踐:多旋翼懸停調(diào)試了解多旋翼各部分組件的作用及工作原理；掌握如何組裝一架多旋翼、多旋翼起飛前的調(diào)試流程以及如何調(diào)試多旋翼飛行器的位置控制器。7理論+實(shí)操8操控和維護(hù)法律法規(guī)飛前準(zhǔn)備遙控器飛行操控地面站飛行操控常見的故障及維修課堂實(shí)踐:多旋翼遙控飛行模擬操作課堂實(shí)踐:地面站航線飛行軟件仿真了解我國(guó)目前關(guān)于民用無(wú)人駕駛飛行器管制的相關(guān)法律法規(guī)以及如何申請(qǐng)飛行空域；掌握我國(guó)民用無(wú)人駕駛飛行器管制的法律法規(guī)框架，多旋翼起飛前應(yīng)該辦理的手續(xù)、如何做飛行前準(zhǔn)備，以及多旋翼遙控器和地面站操作方法。7理論+實(shí)操9展望多旋翼的新設(shè)計(jì)多旋翼的新應(yīng)用反無(wú)人機(jī)技術(shù)多旋翼的新發(fā)展了解多旋翼的新布局，掌握多旋翼在民用和軍用領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，可以簡(jiǎn)述反無(wú)人機(jī)技術(shù)以及多旋翼的新發(fā)展。6理論+實(shí)操五、考核要求及成績(jī)?cè)u(píng)定序號(hào)成績(jī)類別考核方式考核要求權(quán)重（%）備注1期末成績(jī)期末考試考試50百分制，60分為及格2平時(shí)成績(jī)課后作業(yè)9次40優(yōu)、良、中、及格、不及格3平時(shí)表現(xiàn)出勤情況10兩次未參加課程則無(wú)法獲得學(xué)分注：此表中內(nèi)容為該課程的全部考核方式及其相關(guān)信息。六、學(xué)生學(xué)習(xí)建議學(xué)習(xí)方法建議1.通過(guò)開展課堂討論、實(shí)踐活動(dòng)，增強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)交流能力，學(xué)會(huì)如何與他人合作、溝通、協(xié)調(diào)等等。2.通過(guò)思考，加深自己的興趣，鞏固知識(shí)點(diǎn)。3.進(jìn)行練習(xí)和實(shí)踐，提高自己的技能和應(yīng)用能力，加深對(duì)知識(shí)的理解和記憶。學(xué)生課外閱讀參考資料《多旋翼飛行器：從原理到實(shí)踐》，全權(quán)、李大偉、楊炯、單上求、王培、崔根主編，2023年，電子工業(yè)出版社教材。七、課程改革與建設(shè)本課程在多旋翼飛行器理論講解和實(shí)踐操作方面盡量做到了有機(jī)融合。在理論方面，講解了實(shí)踐操作過(guò)程中所需的基本原理，使學(xué)生“知其所以然”;在實(shí)踐方面，本書涵蓋了二十多個(gè)課堂實(shí)踐，并提供了細(xì)致的操作步驟及操作演示視頻。其次,平時(shí)對(duì)學(xué)生的考核內(nèi)容包括出勤情況、學(xué)生的課后作業(yè)、課堂討論等方面，占期末總評(píng)的50%。期末考試成績(jī)占期末總評(píng)的50%。制訂人簽字：教研室主任簽字：院部負(fù)責(zé)人簽字：修訂時(shí)間：年月日教學(xué)日歷（20xx～20xx學(xué)年第x學(xué)期）開課學(xué)院開課專業(yè)講授學(xué)時(shí)32課程名稱多旋翼飛行器：從原理到實(shí)踐授課教師實(shí)踐/實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)32授課年級(jí)授課班級(jí)總學(xué)時(shí)64使用教材《多旋翼飛行器：從原理到實(shí)踐》參考書目《多旋翼飛行器：從原理到實(shí)踐》校歷周次授課內(nèi)容分章節(jié)題目第1周第1章緒論（4學(xué)時(shí)）1.1基本概念（1學(xué)時(shí)）1.2多旋翼操控原理和性能評(píng)估（1學(xué)時(shí)）1.3多旋翼發(fā)展歷史（2學(xué)時(shí)）第2周第2章系統(tǒng)基本組成（4學(xué)時(shí)）2.1總體介紹（1學(xué)時(shí)）2.2機(jī)架（1學(xué)時(shí)）2.3動(dòng)力系統(tǒng)（2學(xué)時(shí)）第3周第2章系統(tǒng)基本組成（4學(xué)時(shí)）2.3動(dòng)力系統(tǒng)（1學(xué)時(shí)）2.4通信系統(tǒng)（2學(xué)時(shí)）2.5飛行控制系統(tǒng)（1學(xué)時(shí)）第4周第2章系統(tǒng)基本組成（2學(xué)時(shí)）2.5飛行控制系統(tǒng)（1學(xué)時(shí)）2.6載荷系統(tǒng)（1學(xué)時(shí)）第3章機(jī)架設(shè)計(jì)和參數(shù)測(cè)量（2學(xué)時(shí)）3.1坐標(biāo)系和歐拉角（1學(xué)時(shí)）3.2布局設(shè)計(jì)（1學(xué)時(shí)）第5周第3章機(jī)架設(shè)計(jì)和參數(shù)測(cè)量（4學(xué)時(shí)）3.2布局設(shè)計(jì)（1學(xué)時(shí)）3.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、3.4重心和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量（1學(xué)時(shí)）3.5.1課堂實(shí)踐：歐拉角實(shí)驗(yàn)（1學(xué)時(shí)）3.5.2課堂實(shí)踐:轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試實(shí)驗(yàn)（1學(xué)時(shí)）第6周第4章動(dòng)力系統(tǒng)配置和設(shè)計(jì)（4學(xué)時(shí)）4.1問(wèn)題描述、4.2動(dòng)力系統(tǒng)建模（1學(xué)時(shí)）4.3性能估算（2學(xué)時(shí)）4.4動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1學(xué)時(shí)）第7周第4章動(dòng)力系統(tǒng)配置和設(shè)計(jì)（4學(xué)時(shí)）4.4動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1學(xué)時(shí)）4.5.1課堂實(shí)踐:電池的充放電測(cè)試（1學(xué)時(shí)）4.5.2課堂實(shí)踐：電調(diào)校準(zhǔn)（1學(xué)時(shí)）4.5.3課堂實(shí)踐：拉力和力矩測(cè)試實(shí)踐（1學(xué)時(shí)）第8周第4章動(dòng)力系統(tǒng)配置和設(shè)計(jì)（1學(xué)時(shí)）4.5.4課堂實(shí)踐:動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)化選型測(cè)試（1學(xué)時(shí)）第5章通信系統(tǒng)配置和測(cè)試（3學(xué)時(shí)）5.1無(wú)線電通信原理（1學(xué)時(shí)）5.2遙控器和接收機(jī)（1學(xué)時(shí)）5.3數(shù)據(jù)傳輸、5.4圖像傳輸（1學(xué)時(shí)）第9周第5章通信系統(tǒng)配置和測(cè)試（4學(xué)時(shí)）5.5自組網(wǎng)傳輸（1學(xué)時(shí)）5.6.1課堂實(shí)踐:遙控器與接收機(jī)對(duì)頻、5.6.2課堂實(shí)踐:遙控器設(shè)置（1學(xué)時(shí)）5.6.3課堂實(shí)踐:遙控器校準(zhǔn)（1學(xué)時(shí)）5.6.4課堂實(shí)踐：數(shù)傳設(shè)備的調(diào)試、5.6.5課堂實(shí)踐:數(shù)傳設(shè)備的遠(yuǎn)距調(diào)試（1學(xué)時(shí)）第10周第5章通信系統(tǒng)配置和測(cè)試（1學(xué)時(shí)）5.6.6課堂實(shí)踐:圖傳設(shè)備的調(diào)試、5.6.7課堂實(shí)踐:圖傳設(shè)備的遠(yuǎn)距調(diào)試（1學(xué)時(shí)）第6章自駕儀校準(zhǔn)和姿態(tài)控制調(diào)試（3學(xué)時(shí)）6.1傳感器原理和校準(zhǔn)（2學(xué)時(shí)）6.2狀態(tài)估計(jì)（1學(xué)時(shí)）第11周第6章自駕儀校準(zhǔn)和姿態(tài)控制調(diào)試（4學(xué)時(shí)）6.2狀態(tài)估計(jì)（1學(xué)時(shí)）6.3姿態(tài)控制和調(diào)試（1學(xué)時(shí)）6.4.1課堂實(shí)踐:加速度計(jì)校準(zhǔn)、6.4.2課堂實(shí)踐：磁力計(jì)校準(zhǔn)、6.4.3課堂實(shí)踐:濾波器參數(shù)調(diào)節(jié)（1學(xué)時(shí)）6.4.4課堂實(shí)踐:姿態(tài)控制PID調(diào)參（1學(xué)時(shí)）第12周第7章組裝和位置控制調(diào)試（4學(xué)時(shí)）7.1多旋翼組裝（2學(xué)時(shí)）7.2多旋翼調(diào)試（2學(xué)時(shí)）第13周第7章組裝和位置控制調(diào)試（3學(xué)時(shí)）7.3.1課堂實(shí)踐:多旋翼組裝（2學(xué)時(shí)）7.3.2課堂實(shí)踐:多旋翼懸停調(diào)試（1學(xué)時(shí)）第8章操控和維護(hù)（1學(xué)時(shí)）8.1法律法規(guī)（1學(xué)時(shí)）第14周第8章操控和維護(hù)（4學(xué)時(shí)）8.2飛前準(zhǔn)備（1學(xué)時(shí)）8.3遙控器飛