本書(shū)主要研究對(duì)象是高超聲速飛行器，首先介紹高超聲速飛行器的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，然后建立高超聲速飛行器面向控制的模型，開(kāi)展模型特性分析，介紹預(yù)測(cè)控制方法的基本原理，闡述基于具有解析形式的最優(yōu)預(yù)測(cè)控制設(shè)計(jì)高超聲速飛行器控制器的方法和步驟，并給出實(shí)例分析，為本領(lǐng)域的工程技術(shù)和科研人員開(kāi)展高超聲速飛行器控制方法研究和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考。
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目錄
前言
主要符號(hào)說(shuō)明
第1章 緒論 1
1.1 高超聲速飛行器概述 1
1.1.1 發(fā)展歷程 1
1.1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.2 高超聲速飛行器控制概述 10
1.2.1 面臨的難點(diǎn)問(wèn)題 10
1.2.2 控制方法概述 11
1.3 預(yù)測(cè)控制方法 16
1.4 本書(shū)章節(jié)安排 19
第2章 理論基礎(chǔ) 21
2.1 控制系統(tǒng)描述 21
2.1.1 微分方程描述 21
2.1.2 狀態(tài)空間描述 23
2.1.3 解的存在性和唯一性 27
2.2 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性 29
2.2.1 系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)與平衡點(diǎn) 29
2.2.2 Lyapunov 意義下的穩(wěn)定性定義 30
2.2.3 Lyapunov 方法 32
2.2.4 線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性 33
2.3 非線性最優(yōu)預(yù)測(cè)控制方法基礎(chǔ) 37
2.3.1 預(yù)測(cè)控制方法基本原理 37
2.3.2 微分幾何基礎(chǔ) 39
2.4 本章小結(jié) 41
第3章 面向控制的飛行器剛體建模 42
3.1 坐標(biāo)系統(tǒng) 42
3.1.1 常用坐標(biāo)系 42
3.1.2 坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系 44
3.2 飛行器六自由度運(yùn)動(dòng)模型 48
3.2.1 動(dòng)力學(xué)模型 48
3.2.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 56
3.2.3 六自由度模型 56
3.3 面向控制的飛行器剛體模型 59
3.4 本章小結(jié) 61
第4章 飛行器動(dòng)力學(xué)特性分析 62
4.1 氣動(dòng)數(shù)據(jù)模型 62
4.2 升阻比和推力特性分析 64
4.3 靜穩(wěn)定性分析 66
4.3.1 縱向靜穩(wěn)定性分析 66
4.3.2 側(cè)向靜穩(wěn)定性分析 67
4.4 本章小結(jié) 69
第5章 基于非線性最優(yōu)預(yù)測(cè)控制方法的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 70
5.1 非線性最優(yōu)預(yù)測(cè)控制方法原理 70
5.1.1 解析形式的非線性最優(yōu)預(yù)測(cè)控制律 70
5.1.2 非線性預(yù)測(cè)控制律的反饋校正 72
5.1.3 非線性預(yù)測(cè)控制方法的穩(wěn)定性證明 73
5.1.4 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)剖析 74
5.2 定點(diǎn)仿真算例 75
5.2.1 面向控制的模型處理 75
5.2.2 非線性最優(yōu)預(yù)測(cè)控制律計(jì)算 76
5.2.3 控制系統(tǒng)仿真分析 78
5.3 本章小結(jié) 92
第6章 高超聲速飛行器沿彈道控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 93
6.1 分層預(yù)測(cè)控制方法原理 93
6.1.1 姿態(tài)運(yùn)動(dòng)模型分層處理 93
6.1.2 姿態(tài)控制器分層設(shè)計(jì) 93
6.2 分層預(yù)測(cè)控制律設(shè)計(jì)步驟 94
6.2.1 面向控制的模型處理 94
6.2.2 內(nèi)層非線性預(yù)測(cè)控制器設(shè)計(jì) 94
6.2.3 外層非線性預(yù)測(cè)控制器設(shè)計(jì) 95
6.2.4 指令反演算法 95
6.3 沿彈道飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 95
6.3.1 軌跡跟蹤制導(dǎo)律設(shè)計(jì) 95
6.3.2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)剖析 97
6.4 沿彈道飛行控制系統(tǒng)仿真 98
6.4.1 爬升段控制系統(tǒng)仿真 99
6.4.2 巡航段控制系統(tǒng)仿真 103
6.4.3 俯沖段控制系統(tǒng)仿真 118
6.5 本章小結(jié) 122
第7章 高超聲速飛行器全彈道控制系統(tǒng)仿真 123
7.1 測(cè)試彈道 123
7.1.1 標(biāo)稱彈道 123
7.1.2 拉偏彈道 127
7.2 標(biāo)稱彈道控制系統(tǒng)仿真 128
7.3 拉偏彈道控制系統(tǒng)仿真 131
7.3.1 拉偏情形一 131
7.3.2 拉偏情形二 135
7.4 本章小結(jié) 138
第8章 總結(jié)與展望 139
8.1 總結(jié) 139
8.2 展望 141
參考文獻(xiàn) 142
附錄 150
致謝 158
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