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内容简介

　　《高超声速飞行器建模与模型验证》从高超声速飞行器的基本概念、研究历程、应用前景人手，深入研究了国际著名研究机构和实验室公开的典型模型，在此基础上分析了模型特性，给出了设计控制器的应用实例。采用CFD和机理方法建立了带有强非线性、强耦合及弹性特性的高超声速飞行器模型。给出了面向控制需求的数据拟合方法和线性／非线性模型降阶方法。建立了高超声速飞行器模型验证体系，给出了定性、定量多种角度的完整模型验证策略，从时域、频域、安全性三个角度给出全面客观的模型评价。
　　《高超声速飞行器建模与模型验证》从建模基础开始阐述，涵盖模型简化验证等领域新研究成果，适合自动化专业相关本科生及研究生阅读，同时可供对于高超声速技术感兴趣的高校师生、科研工作者和工程技术人员阅读参考。

作者简介

　　宗群，1961年生，教授、博士生导师。现为天津大学电气与自动化工程学院控制理论与控制工程学科带头人；天津大学电子信息工程学院副院长；天津大学无人机联合研究中心主任；教育部重大专项专家组副组长，教育部科技委国防学部委员，教育部新型飞行器联合研究中心副主任，教育部新型飞行器制导与控制中心主任；IEEEMember；中国自动化学会理事，中国自动化学会控制理论专业委员会委员，中国航空学会制导、导航与控制委员会委员，中国自动化学会技术过程故障诊断与安全性专业委员会委员，中国自动化学会过程控制专业委员会委员；中国人工智能学会智能空天系统专业委员会委员；天津自动化学会理事；国家863项目评审专家；国家自然科学基金评审专家；天津市科技项目评审专家；《控制理论与应用》编委、《信息与控制》编委、《哈尔滨工业大学学报》编委。近年来作为项目负责人先后主持完成30多项国家基金、教育部重大项目培育基金、天津市重点基金、天津市重点科技攻关等项目。在国内外学术刊物发表学术论文150多篇，其中SCI／EI检索100多篇。获天津市科技进步奖二等奖、三等奖各1项，获授权发明专利16项。研究方向主要为：飞行器建模、控制与仿真，飞行器轨迹优化与姿态协同控制、多智能体编队协同控制，智能自主飞行控制。
　　
　　曾凡琳，1985年生，讲师，工学博士。2008年毕业于天津大学电气与自动化工程学院自动化专业，获得工学学士学位，并直接攻读博士学位；2013年毕业于天津大学电气与自动化工程学院控制科学与工程专业，获得工学博士学位。现为天津职业技术师范大学自动化与电气工程学院自动化系教师，主要授课课程为过程控制与自动化仪表、人工智能与先进自动控制技术、模拟电子技术基础、电工电子实践等。曾参与国家自然科学基金、航空基金、教育部重大项目培育基金等项目的研究。近年来作为项目负责人先后主持5项科研课题，发表学术论文10余篇。主要从事模型验证、飞行器非线性控制等方面的研究。
　　
　　张希彬，1981年生，讲师，工学博士。2003年毕业于陕西师范大学数学与信息科学学院数学与应用数学专业，获得理学学士学位；2006年毕业于西北工业大学理学院应用数学系运筹学与控制专业，获得理学硕士学位；2014年毕业于天津大学电气与自动化工程学院控制科学与工程专业，获得工学博士学位。2006年至今在天津科技大学理学院数学系工作。近年来参与了多项国家自然科学基金、数学天元基金、航空基金和教育部重大项目培育基金等项目的研究，发表相关学术论文10余篇。主要从事复杂系统建模、分析与控制，模型验证及信息融合等方面的研究。
　　
　　尤明，1988年生，博士研究生。2012年毕业于天津大学电气与自动化工程学院自动化专业，获得工学学士学位，并直接攻读博士学位。博士期间针对高超声速飞行器开展相关研究工作，参与国家自然科学基金、教育部重大项目培育基金、天津市重点基金以及航天院所相关项目的研究。在国内外期刊上发表多篇学术论文。目前主要从事高超声速飞行器建模与非线性控制等方面的研究。

目录

前言

第1章 绪论
1．1 高超声速飞行器基本概念
1．2 高超声速技术研究历程
1．3 高超声速飞行器特点和应用前景
1．4 高超声速飞行器模型研究问题
1．5 编写特点和内容安排
1．6 小结
参考文献

第2章 高超声速飞行器建模基础
2．1 坐标系与状态变量
2．1．1 坐标系
2．1．2 描述高超声速飞行器的状态变量
2．1．3 坐标系之间的变换关系
2．2 质心平动模型
2．2．1 质心平动运动学模型
2．2．2 质心平动动力学模型
2．3 绕质心转动模型
2．3．1 绕质心转动运动学模型
2．3．2 绕质心转动动力学模型
2．4 六自由度模型
2．5 刚体纵向模型
2．6 小结
参考文献

第3章 高超声速飞行器典型模型及特性分析
3．1 典型高超声速飞行器建模方法简介
3．2 Winged-cone模型
3．2．1 模型描述
3．2．2 气动模型
3．2．3 模型分析
3．2．4 控制器设计实例
3．3 CSULA-GHV模型
3．3．1 模型描述
3．3．2 气动模型
3．3．3 模型分析
3．3．4 控制器设计实例
3．4 FirstPrincipal模型
3．4．1 模型描述
3．4．2 气动模型
3．4．3 模型分析
3．4．4 控制器设计实例
3．5 小结
参考文献

第4章 基于CFD的高超声速飞行器气动建模
4．1 预备知识
4．2 高超声速飞行器CFD气动建模研究现状简介
4．3 高超声速飞行器CFD建模思路与步骤
4．4 高超声速飞行器CFD建模前处理
4．5 高超声速飞行器CFD建模求解计算
4．6 高超声速飞行器CFD建模后处理
4．7 小结
参考文献

第5章 高超声速飞行器机理建模
5．1 高超声速飞行器刚体纵向建模
5．1．1 高超声速飞行器几何构型
5．1．2 高超声速飞行器刚体机理建模
5．2 高超声速飞行器弹性体纵向建模
5．2．1 高超声速飞行器几何构型
5．2．2 高超声速飞行器弹性体机理建模
5．3 高超声速飞行器弹性体模型分析
5．3．1 弹性模态分析
5．3．2 气动特性分析
5．3．3 动态特性分析
……
第6章 基于数据拟合方法的高超声速飞行器气动模型
第7章 高超声速飞行器模型降阶
第8章 高超声速飞行器模型验证体系与定性模型验证
第9章 高超声速飞行器时域／频域定量模型验证
第10章 高超声速飞行器安全分析模型验证
索引

精彩书摘

　　《高超声速飞行器建模与模型验证》：
　　《高超声速飞行器建模与模型验证》的编写特点为以经典高超声速飞行器的特点分析人手，系统研究数学模型在高超声速技术发展历程中起到的关键作用。以解决数学模型的真实完整性、简明实用性、安全可靠性这三个关键问题为目标，针对关键问题逐一进行深入分析与研究。
　　（1）真实完整性关键问题。首先针对模型的真实完整性问题研究进行描述。以建立真实完整的高超声速飞行器数学模型为目的，从高超声速飞行器模型基础概念和基本原理人手，引导读者走进高超声速飞行器这个全新研究领域的大门；并通过国外知名实验室建立的典型高超声速飞行器数学模型的详细描述，使得读者对高超声速飞行器数学模型及其特性形成一个较为真实及完整的概念；然后重点描述如何采用CFD仿真试验及机理推导方法建立高超声速飞行器的数学模型，使大家掌握高超声速飞行器数学模型的建模方法和具体的工程手段。
　　（2）简明实用性关键问题。针对解决高超声速飞行器模型的简明实用性关键问题进行描述。将给出模型降阶及数据拟合方法在高超声速飞行器数学模型中的应用，《高超声速飞行器建模与模型验证》将引导读者系统地掌握模型降阶及数据拟合方法，以及如何获得线性形式及非线性形式的低阶高超声速飞行器数学模型。
　　（3）安全可靠性关键问题。针对解决高超声速飞行器数学模型的安全可靠性关键问题，首先为读者建立定性、定量、安全性的模型验证理论体系，然后描述时域、频域及安全域分析验证方法，为解决高超声速飞行器数学模型的安全可靠性问题提供有效的解决途径。
　　《高超声速飞行器建模与模型验证》共10章。
　　第1章为绪论，介绍高超声速飞行器的基本概念，总结世界科技发展强国高超声速技术的研究历程，分析高超声速飞行器的特点和应用前景，并提炼数学模型的研究问题。
　　第2章介绍高超声速飞行器建模过程中的基本概念，并在此基础上给出高超声速飞行器数学模型的建立过程及具体的模型形式，这些基本概念及数学模型将为高超声速飞行器研究人员提供高超声速飞行器飞行的基本信息，帮助读者建立高超声速飞行器六自由度飞行的空间立体概念，为运动飞行的理解、系统分析及控制器的设计打下基础。
　　第3章以目前文献中公开的典型高超声速飞行器数学模型为基础，详细描述典型模型及数据形式，重点给出高超声速飞行器几个典型模型的特性分析，包括气动系统推进系统耦合特性、弹性特性以及非最小相位特性，并以控制器设计实例帮助读者掌握高超声速飞行器数学模型特性和控制器设计思路。
　　第4章给出基于CFD方法的高超声速飞行器纵向气动建模，详细介绍CFD建模的基本原理及实现流程，利用压力云图分析高超声速飞行器计算域内的流场特性，并通过试验数据曲线图定性分析高超声速飞行器的气动特性，该章将为读者呈现出建立高超声速飞行器CFD方法的具体过程。
　　第5章给出高超声速飞行器刚体与弹性机理建模的方法，详细描述高超声速飞行器流场特性、发动机推力及各表面受力分析过程，同时给出高超声速飞行器弹性结构形变、热黏性效应、非定常力计算的方法，阐述模型特性分析的过程。本章有助于帮助读者掌握机理建模的方法和过程。
　　……

前言/序言

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