飛行器制導(dǎo)與控制及其MATLAB仿真技術(shù)

前言

　　為適應(yīng)現(xiàn)代高技術(shù)條件下的作戰(zhàn)要求，世界軍事強(qiáng)國都很重視在飛行器制導(dǎo)與控制領(lǐng)域的研究。仿真作為一種重要的研究手段，無論是在飛行器前期的控制方案預(yù)研、中段的半實(shí)物仿真，還是后期的性能驗(yàn)證等過程中，都發(fā)揮著積極的作用。本書是根據(jù)作者多年從事飛行器制導(dǎo)與控制仿真教學(xué)和科研工作積累的經(jīng)驗(yàn)編寫而成的，著重介紹飛行器制導(dǎo)與控制建模和仿真的基本概念與基本理論、飛行器制導(dǎo)與控制系統(tǒng)建模方法和仿真技術(shù)等，為制導(dǎo)與控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)和研究提供理論方法和實(shí)用的技術(shù)手段，幫助讀者在較短時(shí)間內(nèi)全面、系統(tǒng)地掌握仿真基礎(chǔ)知識和必要的仿真方法與技巧，提高仿真設(shè)計(jì)與驗(yàn)證能力。　　本書共分七章，第1章緒論。第2章首先介紹了MATLAB基礎(chǔ)知識和一些實(shí)用的MATLAB使用技巧，隨后介紹了飛行器制導(dǎo)與控制仿真常用的數(shù)值算法，以龍格一庫塔法為例，介紹了五種常用求解微分方程的編程方法。第3章介紹了飛行器制導(dǎo)與控制的基礎(chǔ)知識，建立了一般飛行器運(yùn)動(dòng)方程，并基于飛行器質(zhì)心、姿態(tài)動(dòng)力學(xué)，建立了仿真系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。而接下來的第4、5、6、7章是本書重點(diǎn)，詳細(xì)介紹了飛行器控制系統(tǒng)、制導(dǎo)系統(tǒng)和制導(dǎo)控制閉環(huán)系統(tǒng)的有關(guān)理論和仿真方法。第4章介紹了極點(diǎn)配置控制系統(tǒng)、線性二次型最優(yōu)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及仿真方法。第5章介紹了飛行器雙環(huán)滑?？刂破鞯脑O(shè)計(jì)及其仿真方法。第6章主要介紹了比例導(dǎo)引律的設(shè)計(jì)及其仿真方法。

內(nèi)容概要

本書著重介紹飛行器制導(dǎo)與控制建模和仿真的基本概念和基本理論、飛行器制導(dǎo)與控制建模方法和飛行器制導(dǎo)與控制仿真技術(shù)等。目的是為了幫助讀者在較短時(shí)間內(nèi)全面、系統(tǒng)地掌握仿真基礎(chǔ)知識,掌握仿真方法和技巧,提高仿真設(shè)計(jì)與驗(yàn)證能力。    本書的特色在于,通過對具體實(shí)例的分析來掌握MATLAB在飛行器制導(dǎo)控制運(yùn)用,并且對具體例子的稍加修改就能為己所用, 直接快速解決了MATLAB編程問題。    本書的目標(biāo)是即使從來沒學(xué)過MATLAB的讀者,在掌握了本專業(yè)的知識后,通過本書能夠在極短時(shí)間內(nèi)就可運(yùn)用MATLAB進(jìn)行編程仿真,從而進(jìn)行自己專業(yè)的系統(tǒng),仿真分析。本書沒有前鋪后續(xù),而是選擇了飛行器制導(dǎo)控制的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn),單刀直入,理論推導(dǎo)完后,直接進(jìn)入程序。掌握了這幾點(diǎn)就掌握了飛行器制導(dǎo)控制的全貌,達(dá)到提綱攜領(lǐng)的作用。    本書可作為控制理論與控制工程,導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制,探測、制導(dǎo)與控制技術(shù),系統(tǒng)工程,飛行器設(shè)計(jì)等專業(yè)研究生和高年級本科生的教材或參考書,亦可供相應(yīng)領(lǐng)域工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章　緒論  1.1  飛行器制導(dǎo)系統(tǒng)概述    1.1.1　制導(dǎo)系統(tǒng)的功用和組成    1.1.2　制導(dǎo)系統(tǒng)的分類  1.2  自動(dòng)駕駛儀    1.2.1　單通道控制方式    1.2.2　雙通道控制方式    1.2.3　三通道控制方式  1.3  系統(tǒng)仿真    1.3.1　系統(tǒng)仿真的基本概念    1.3.2　系統(tǒng)仿真技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用  1.4　本書的內(nèi)容安排和特色第2章　MATLAB基礎(chǔ)知識及微分?jǐn)?shù)值技術(shù)  2.1  MATLAB簡介    2.1.1  MATLAB語言特點(diǎn)    2.1.2  MATLAB的圖視系統(tǒng)    2.1.3  MATLAB的數(shù)學(xué)函數(shù)庫    2.1.4  MATLAB的符號計(jì)算工具包    2.1.5  MATLAB與外部程序的交互    2.1.6  SIMULINK交互式仿真集成環(huán)境  2.2  MATLAB基礎(chǔ)知識及使用      2.2.1  MATLAB基礎(chǔ)知識    2.2.2  MATLAB使用中的希臘字符標(biāo)注方法和拷圖方法  2.3  求解微分方程組的數(shù)值技術(shù)    2.3.1　數(shù)值積分基本原理    2.3.2　基于數(shù)值積分法的連續(xù)系統(tǒng)仿真    2.3.3　微分方程的數(shù)值積分與龍格一庫塔法第3章　飛行器制導(dǎo)與控制的基礎(chǔ)知識  3.1  飛行器建?；A(chǔ)知識    3.1.1　幾種基本坐標(biāo)系的定義    3.1.2　坐標(biāo)變換    3.1.3　飛行器運(yùn)動(dòng)方程組    3.1.4　作用在飛行器上的力和力矩    3.1.5　過載和飛行器運(yùn)動(dòng)的關(guān)系    3.1.6　飛行器運(yùn)動(dòng)方程組的線性化  3.2　控制系統(tǒng)的分析方法    3.2.1　控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析    3.2.2　控制系統(tǒng)的時(shí)域分析    3.2.3　控制系統(tǒng)的頻域分析    3.2.4　控制系統(tǒng)的根軌跡分析第4章　極點(diǎn)配置法和最優(yōu)控制設(shè)計(jì)及其仿真  4.1  極點(diǎn)配置法控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其仿真    4.1.1　極點(diǎn)可配置條件    4.1.2　極點(diǎn)配置算法    4.1.3　求取狀態(tài)反饋增益矩陣的方法    4.1.4　舉例與仿真  4.2  線性二次型最優(yōu)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其仿真    4.2.1　基本原理    4.2.2　最優(yōu)輸出跟蹤    4.2.3　舉例與仿真第5章　雙環(huán)滑?？刂破髟O(shè)計(jì)及其仿真  5.1  引言  5.2　雙環(huán)滑?？刂破髟O(shè)計(jì)原理  5.3  飛行器運(yùn)動(dòng)方程  5.4　雙環(huán)滑?？刂破髟O(shè)計(jì)    5.4.1　外環(huán)滑?？刂破髟O(shè)計(jì)    5.4.2　內(nèi)環(huán)滑?？刂破髟O(shè)計(jì)  5.5　成型濾波器設(shè)計(jì)  5.6  飛行器再入姿態(tài)仿真  5.7  仿真程序第6章　飛行器導(dǎo)引律設(shè)計(jì)及制導(dǎo)精度統(tǒng)計(jì)分析  6.1　常用導(dǎo)引規(guī)律    6.1.1　相對運(yùn)動(dòng)方程    6.1.2　純追蹤法    6.1.3　平行接近法    6.1.4　比例接近法  6.2　導(dǎo)引律設(shè)計(jì)及其仿真    6.2.1  比例導(dǎo)引設(shè)計(jì)    6.2.2　二維比例導(dǎo)引攔截仿真  6.3  飛行器導(dǎo)引精度協(xié)方差統(tǒng)計(jì)分析    6.3.1　協(xié)方差分析描述函數(shù)技術(shù)基本原理    6.3.2　尋的回路協(xié)方差分析實(shí)例  6.4　統(tǒng)計(jì)線性化伴隨方法分析技術(shù)    6.4.1　統(tǒng)計(jì)線性化伴隨法    6.4.2  尋的回路的伴隨方法分析實(shí)例第7章　飛行器制導(dǎo)與控制彈道仿真  7.1  飛行器空間彈道仿真結(jié)構(gòu)圖  7.2  飛行器彈道數(shù)學(xué)模型和仿真    7.2.1  目標(biāo)模型仿真    7.2.2　飛行器六自由度模型仿真    7.2.3　制導(dǎo)回路仿真    7.2.4　飛行器控制系統(tǒng)仿真    7.2.5　控制力和力矩仿真參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第2章　MATLAB基礎(chǔ)知識及微分?jǐn)?shù)值技術(shù)　　2.1　MATLAB簡介　　MATLAB名字由MATrix和LABoratory兩詞的前三個(gè)字母組合而成。20世紀(jì)70年代后期時(shí)任美國新墨西哥大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任的Cleve Moler教授出于減輕學(xué)生編程負(fù)擔(dān)的動(dòng)機(jī)，為學(xué)生設(shè)計(jì)了一組調(diào)用LINPACK和EISPACK庫程序的“通俗易用”的接口，即用FORTRAN編寫的萌芽狀態(tài)的MATLAB。經(jīng)幾年的校際流傳，得到大家的好評，于是l984年，在Little的推動(dòng)下，由Little、Moler、Steve Bangert合作，成立了MathWorks公司，并把MATLAB正式推向市場。從這時(shí)起，MATLAB的內(nèi)采用C語言編寫，而且除原有的數(shù)值計(jì)算能力外，還新增了數(shù)據(jù)圖視功能。僅短短幾年，MATLAB就以其良好的開放性和運(yùn)行的可靠性，成為國際控制界公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算軟件。在國際學(xué)術(shù)界，MATLAB已經(jīng)被確認(rèn)為準(zhǔn)確、可靠的科學(xué)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)軟件。在許多國際一流學(xué)術(shù)刊物上，都可以看到MATLAB的應(yīng)用。在設(shè)計(jì)研究單位和工業(yè)部門，MATLAB被認(rèn)做進(jìn)行高效研究、開發(fā)的首選軟件工具。經(jīng)過20多年實(shí)踐，人們已經(jīng)意識到：MAT.LAB作為計(jì)算工具和科技資源，可以擴(kuò)大科學(xué)研究的范圍、提高工程生產(chǎn)的效率、縮短開發(fā)周期、加快探索步伐、激發(fā)創(chuàng)造活力。MATLAB是攻讀控制類專業(yè)的大學(xué)生、碩士生、博士生必須掌握的基本工具?，F(xiàn)今的MAT－LAB擁有更豐富的數(shù)據(jù)類型和結(jié)構(gòu)、更友善的面向?qū)ο蟆⒏涌焖倬嫉膱D形可視、更廣博的數(shù)學(xué)和數(shù)據(jù)分析資源、更多的應(yīng)用開發(fā)工具。

編輯推薦

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