导弹精确制导控制原理与设计方法

随着控制学科和制导武器技术的发展，导弹大机动飞行、多约束准确制导等对制导控制系统设计提出了新的严格的理论与工程设计要求，相应地在制导与控制领域出现了新的方法和理论，在控制上以高精度过载控制为代表，在控制设计理论、总体架构、多机动方式适应方面更加完善，在制导方法上出现了面向终端多约束要求的多种很优制导律，制导参数自适应调整也进入实际工程应用。
本书从导弹动力学建模与控制特性、典型过载驾驶仪结构及其设计方法、大机动倾斜转弯控制方法、弹道成型制导律设计、多约束很优制导律及其扩展设计、广义终端多约束很优制导律设计等方面系统阐述了飞行器准确制导与控制的基本原理、设计方法，以及当前采用的优选的设计理念与思路。书中所涉及的相关理论与方法，来源于作者多年来高校相关专业教学实践，以及实际工程应用实践，体现了作者对终端准确制导与控制技术的原创性的发展，具有较强的创新性和应用价值。

第1章 绪论 001
1.1 导弹制导控制系统概念 001
1.2 自动驾驶仪概述与设计 002
1.2.1 自动驾驶仪的组成 002
1.2.2 自动驾驶仪的分类 003
1.2.3 自动驾驶仪的设计要求 004
1.2.4 自动驾驶仪的设计方法 004
1.3 导弹制导系统概述与发展 006
1.3.1 制导回路基本原理 006
1.3.2 寻的制导律分类 007
1.3.3 制导律设计的基本要求 007
1.3.4 机动目标攻击制导律的发展 008
1.3.5 对地多约束制导律的发展 009
1.4 本书内容安排 011
1.5 小结 012
第2章 导弹动力学建模及控制特性 013
2.1 坐标系定义与转换关系 013
2.1.1 坐标系与角度定义 013
2.1.2 坐标系的基本旋转变换矩阵 015
2.1.3 坐标系相互关系 016
2.2 弹体运动方程 018
2.2.1 动力学方程 018
2.2.2 运动学方程 019
2.3 弹体动力学模型线性化及传递函数建立 021
2.3.1 模型线性化 021
2.3.2 弹体传递函数建立与分析 025
2.4 三通道耦合对控制系统设计的影响 029
2.4.1 三通道驾驶仪模型 030
2.4.2 惯性耦合项分析 032
2.4.3 斜吹力矩耦合项分析 034
2.5 小结 042
第3章 典型过载驾驶仪原理与设计方法 043
3.1 过载驾驶仪设计与工作模式 043
3.1.1 传统驾驶仪设计 043
3.1.2 不同机动状态下驾驶仪工作模式 044
3.2 两回路过载驾驶仪 047
3.2.1 内回路结构及其作用 047
3.2.2 加速度计前置的影响 049
3.2.3 极点配置设计方法 051
3.2.4 设计实例 054
3.2.5 静不稳定弹体两回路驾驶仪设计 055
3.3 PI校正两回路过载驾驶仪研究 059
3.3.1 PI校正网络作用机理分析 059
3.3.2 基于频域的PI校正参数设计方法 062
3.3.3 设计实例 065
3.4 三回路过载驾驶仪 066
3.4.1 天线罩折射误差与三回路驾驶仪 066
3.4.2 三回路驾驶仪标准结构推导 069
3.4.3 三回路驾驶仪特点分析 071
3.4.4 带开环穿越频率约束的三回路驾驶仪极点配置设计方法 074
3.5 伪攻角过载驾驶仪 079
3.5.1 伪攻角过载驾驶仪典型结构 079
3.5.2 伪攻角反馈回路分析 079
3.5.3 伪攻角驾驶仪快速性设计 082
3.6 典型过载驾驶仪对比 084
3.6.1 驾驶仪模型与设计结果 084
3.6.2 分析对比与结论 085
3.7 小结 089
第4章 倾斜转弯控制 091
4.1 BTT控制指令的计算及奇异性 091
4.1.1 BTT控制指令计算方法 091
4.1.2 控制指令计算中的奇异性问题 093
4.1.3 抗奇异性策略设计 095
4.2 BTT控制下三通道驾驶仪频带关系 098
4.2.1 俯仰滚转通道快速性指标分析 099
4.2.2 偏航通道快速性指标分析 101
4.2.3 结论 102
4.3 协调转弯控制回路设计 103
4.3.1 BTT协同转弯控制原理 103
4.3.2 BTT转弯过程中偏航弹体特性 105
4.3.3 协调转弯回路驾驶仪设计 106
4.3.4 协调转弯控制中的回路补偿策略 113
4.3.5 结论 114
4.4 小结 115
第5章 比例导引与很优制导律 116
5.1 比例导引制导律 116
5.1.1 比例导引制导回路建模 116
5.1.2 制导回路分析 118
5.1.3 积分型比例导引制导律 120
5.2 比例导引的性能分析 121
5.2.1 方法介绍 121
5.2.2 仿真结果 123
5.3 机动目标攻击制导律 125
5.3.1 增强型比例导引律 125
5.3.2 目标机动与动力学修正的很优制导律 127
5.4 制导指令的控制回路实现 133
5.4.1 比例导引指令不同实现方案对比 134
5.4.2 大离轴条件下制导指令转换方法 136
5.5 小结 138
第6章 终端多约束很优制导律 139
6.1 制导律建模与推导 139
6.1.1 具有终端位置和角度约束的制导问题建模与推导 139
6.1.2 多约束很优制导律的工程应用 141
6.1.3 制导律非线性大角度仿真验证 143
6.2 无动力学系统过载与弹道特性 145
6.2.1 无量纲过载特性 145
6.2.2 无量纲弹道特性 147
6.2.3 无量纲弹目视线角及其旋转角速度特性 148
6.2.4 比例导引项与落角约束项过载分配特性 149
6.3 一阶动力学系统脱靶量特性 151
6.3.1 无量纲位置脱靶量 151
6.3.2 无量纲角度脱靶量 153
6.4 制导律权系数的工程很优性 156
6.4.1 权系数定义与使用范围 156
6.4.2 权系数对无动力学环节的制导指令影响 156
6.4.3 权系数对包含动力学环节的脱靶量影响 159
6.5 小结 160
第7章 扩展型多约束很优制导律 162
7.1 制导律扩展的问题提出 162
7.2 扩展型很优制导律建模与推导 163
7.2.1 制导律建模与推导 163
7.2.2 制导律线性仿真验证 166
7.2.3 制导律非线性大角度仿真验证 168
7.3 扩展型很优制导律制导特性 169
7.3.1 制导律权系数 169
7.3.2 无动力学系统的无量纲过载 170
7.3.3 一阶动力学系统的无量纲脱靶量 176
7.4 包含可用过载的制导律使用策略 179
7.4.1 包含过载约束的制导阶次设计方法 179
7.4.2 允许初始过载饱和的制导阶次设计方法 181
7.5 小结 183
第8章 广义终端多约束很优制导律 184
8.1 广义终端多约束很优制导律建模与推导 184
8.1.1 制导系统动力学建模 184
8.1.2 一般形式广义很优制导律推导 185
8.1.3 包含弹体动力学的比例导引制导律 188
8.1.4 包含弹体动力学的多约束很优制导律 189
8.1.5 包含弹体动力学的终端多约束很优制导律 191
8.2 制导律实现方式与仿真验证 193
8.2.1 实现方式与仿真验证 193
8.2.2 制导律对动力学时间常数的敏感性 195
8.3 制导律权系数特性分析与简化 196
8.4 包含动力学系统的无量纲过载 197
8.5 包含动力学系统的无量纲制导偏差 200
8.5.1 无量纲位置脱靶量特性 200
8.5.2 无量纲角度脱靶量特性 202
8.5.3 无量纲过载偏差特性 204
8.6 小结 205
参考文献 207