控制理论与兵器应用

本书从兵器控制系统的实际应用出发，以自动控制理论为主线，系统介绍了经典控制理论和现代控制理论的分析、校正及综合设计方法。全书共分10章，其中经典控制理论部分主要阐述控制理论的基本概念、控制系统的数学模型、控制系统的时域分析、根轨迹分析、频率特性分析和反馈控制系统校正设计；现代控制理论部分在介绍控制系统状态空间分析、状态反馈与状态观测器设计的基础上，阐述了很优控制系统设计的基本方法与典型应用。本书在保证理论知识体系结构完整的前提下，融入控制理论在兵器控制系统设计中的应用。本书注重控制理论在兵器控制系统设计中的应用背景和对学生应用控制理论解决兵器控制系统中实际问题能力的培养，力求结合物理概念阐述重要概念和方法，通过大量兵器控制系统的应用实例促进理论联系实际。本书可作为高等院校兵器科学、控制工程等专业本科生的教材，也可供相关专业的研宄生及相关领域的工程技术人员学习参考。

第1章绪论
1.1控制理论的基本概念
1.2控制理论的基本内容
1.3控制系统的分类
1.4对控制系统的要求
1.4.1典型输入信号
1.4.2控制系统的性能指标
1.5控制理论的发展简史
1.6控制理论在现代兵器中的应用及发展趋势
习题
第2章控制系统的数学模型
2.1控制系统数学模型的概念
2.2控制系统的动态微分方程
2.2.1典型元部件的微分方程
2.2.2控制系统微分方程的建立
2.2.3线性定常微分方程的求解
2.2.4非线性微分方程的线性化
2.3控制系统的传递函数
2.3.1传递函数的基本概念
2.3.2火炮随动系统的传递函数
2.4控制系统的结构框图和信号流图
2.4.1结构框图的基本概念
2.4.2信号流图的基本概念
2.4.3飞航导弹纵向控制系统的传递函数
2.4.4控制系统的传递函数
2.5基于Matlab编程建立舰炮随动跟踪系统数学模型
习题
第3章控制系统的时域分析
3.1控制系统的动态响应分析
3.1.1控制系统的时域性能指标
3.1.2低阶系统的动态响应分析
3.1.3高阶系统的动态分析与降阶
3.2控制系统的稳定性与稳态误差分析
3.2.1稳定性的概念与稳定判据
3.2.2控制系统的稳态误差
3.3身管武器瞄控系统的时域性能分析
3.4导弹横滚控制系统的分析与设计
3.4.1横滚控制系统设计要求的分析
3.4.2横滚控制系统的传递函数
3.4.3控制器增益的选取
3.5基于Matlab编程的导弹控制系统时域分析
3.5.1导弹自动驾驶系统的稳定性分析
3.5.2导弹舵回路动态特性
习题
第4章控制系统的根轨迹分析
4.1根轨迹法的概念和绘制
4.2线性系统根轨迹分析方法
4.2.1主导极点的概念
4.2.2增加开环零极点对根轨迹的影响
4.3舰载激光武器控制系统的根轨迹分析
4.4用根轨迹法分析鱼雷航向控制系统
4.5导弹末弹道速度控制系统设计
4.5.1控制系统参数分析
4.5.2控制器参数设计
习题
第5章控制系统的频率特性分析
5.1频率特性与频域稳定判据
5.1.1频率特性的概念
5.1.2典型环节的频率特性
5.1.3频域稳定判据
5.2控制系统的相对稳定性
5.2.1相对稳定性
5.2.2稳定裕度的求取方法
5.3控制系统频率特性分析
5.3.1开环频率特性分析
5.3.2闭环系统的频域性能指标
5.4导弹纵向控制系统的频率特性分析
5.4.1俯仰角稳定回路频域特性分析
5.4.2高度稳定回路频率特性分析
5.5鱼雷纵倾控制系统的频率特性分析
习题
第6章反馈控制系统校正设计
6.1校正的基本概念与常用校正网络
6.1.1校正的基本概念
6.1.2常用校正网络及其特性
6.2控制系统校正方法
6.2.1串联校正
6.2.2期望频率特性法校正
6.2.3反馈校正
6.3Matlab辅助鱼雷航向控制系统校正设计
6.4身管武器瞄控系统的对数频率特性综合设计
6.4.1系统动态性能分析
6.4.2PID控制器设计
6.5鱼雷横滚角稳定系统校正设计
6.5.1鱼雷横滚特性及性能要求
6.5.2具有阻尼回路的横滚稳定系统
6.5.3具有超前校正网络的横滚稳定系统
6.5.4设计超前校正网络
习题
第7章控制系统的状态空间描述
7.1状态空间和状态方程
7.1.1状态空间描述的基本概念
7.1.2状态空间模型的状态变量图描述
7.2控制系统数学模型变换
7.2.1状态向量的线性变换
7.2.2系统数学模型的转换
7.2.3系统的传递函数矩阵
7.3线性系统动态分析
7.3.1线性定常系统状态方程的解
7.3.2线性时变系统状态方程的解
7.4水下航行器的深度控制系统分析
7.4.1深度控制系统的传递函数
7.4.2稳定性分析
7.4.3系统的响应特性分析
习题
第8章控制系统的状态空间分析
8.1线性系统能控性和能观测性的概念
8.2线性定常连续系统能控性判据和能观测性判据
8.3线性系统的结构分解
8.4李雅普诺夫稳定性分析
8.4.1李雅普诺夫意义下的稳定性问题
8.4.2李雅普诺夫稳定性理论
习题
第9章状态反馈与状态观测器设计
9.1状态反馈与输出反馈
9.2反馈控制对能控性与能观测性的影响
9.3闭环系统极点配置
9.3.1采用状态反馈配置闭环系统极点
9.3.2采用线性非动态输出反馈至参考输入配置闭环系统极点
9.3.3镇定问题
9.4状态观测器
9.4.1全维观测器的构造思想
9.4.2闭环观测器极点配置
9.4.3降维观测器
9.5采用状态观测器的状态反馈系统
9.6解耦控制
9.7线性控制系统理论的工程应用举例
9.7.1稳态精度与跟踪问题
9.7.2倒立摆控制系统设计
9.7.3基于状态空间综合法的鱼雷航向控制系统设计实例
习题
第10章很优控制系统设计
10.1很优控制的概念与数学描述
10.2无约束很优控制的变分方法
10.2.1古典变分法
10.2.2具有二次型性能指标的线性调解器
10.2.3具有二次型性能指标的线性伺服器
10.3导弹制导中的二次型很优控制
10.4极小值原理
10.5航行器姿态控制系统的最小时间控制问题
10.6导弹燃料消耗最少控制问题
习题
参考文献