高超声速飞行器预测控制方法

目录
前言
主要符号说明
第1章 绪论 1
1.1 高超声速飞行器概述 1
1.1.1 发展历程 1
1.1.2 国内外研究现状 2
1.2 高超声速飞行器控制概述 10
1.2.1 面临的难点问题 10
1.2.2 控制方法概述 11
1.3 预测控制方法 16
1.4 本书章节安排 19
第2章 理论基础 21
2.1 控制系统描述 21
2.1.1 微分方程描述 21
2.1.2 状态空间描述 23
2.1.3 解的存在性和唯一性 27
2.2 控制系统的稳定性 29
2.2.1 系统的运动与平衡点 29
2.2.2 Lyapunov 意义下的稳定性定义 30
2.2.3 Lyapunov 方法 32
2.2.4 线性系统的稳定性 33
2.3 非线性最优预测控制方法基础 37
2.3.1 预测控制方法基本原理 37
2.3.2 微分几何基础 39
2.4 本章小结 41
第3章 面向控制的飞行器刚体建模 42
3.1 坐标系统 42
3.1.1 常用坐标系 42
3.1.2 坐标系之间的转换关系 44
3.2 飞行器六自由度运动模型 48
3.2.1 动力学模型 48
3.2.2 运动学模型 56
3.2.3 六自由度模型 56
3.3 面向控制的飞行器刚体模型 59
3.4 本章小结 61
第4章 飞行器动力学特性分析 62
4.1 气动数据模型 62
4.2 升阻比和推力特性分析 64
4.3 静稳定性分析 66
4.3.1 纵向静稳定性分析 66
4.3.2 侧向静稳定性分析 67
4.4 本章小结 69
第5章 基于非线性最优预测控制方法的控制系统设计 70
5.1 非线性最优预测控制方法原理 70
5.1.1 解析形式的非线性最优预测控制律 70
5.1.2 非线性预测控制律的反馈校正 72
5.1.3 非线性预测控制方法的稳定性证明 73
5.1.4 控制系统结构剖析 74
5.2 定点仿真算例 75
5.2.1 面向控制的模型处理 75
5.2.2 非线性最优预测控制律计算 76
5.2.3 控制系统仿真分析 78
5.3 本章小结 92
第6章 高超声速飞行器沿弹道控制系统设计 93
6.1 分层预测控制方法原理 93
6.1.1 姿态运动模型分层处理 93
6.1.2 姿态控制器分层设计 93
6.2 分层预测控制律设计步骤 94
6.2.1 面向控制的模型处理 94
6.2.2 内层非线性预测控制器设计 94
6.2.3 外层非线性预测控制器设计 95
6.2.4 指令反演算法 95
6.3 沿弹道飞行控制系统设计 95
6.3.1 轨迹跟踪制导律设计 95
6.3.2 控制系统结构剖析 97
6.4 沿弹道飞行控制系统仿真 98
6.4.1 爬升段控制系统仿真 99
6.4.2 巡航段控制系统仿真 103
6.4.3 俯冲段控制系统仿真 118
6.5 本章小结 122
第7章 高超声速飞行器全弹道控制系统仿真 123
7.1 测试弹道 123
7.1.1 标称弹道 123
7.1.2 拉偏弹道 127
7.2 标称弹道控制系统仿真 128
7.3 拉偏弹道控制系统仿真 131
7.3.1 拉偏情形一 131
7.3.2 拉偏情形二 135
7.4 本章小结 138
第8章 总结与展望 139
8.1 总结 139
8.2 展望 141
参考文献 142
附录 150
致谢 158