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內容簡介

　　《高超聲速飛行器建模與模型驗證》從高超聲速飛行器的基本概念、研究曆程、應用前景人手，深入研究瞭國際著名研究機構和實驗室公開的典型模型，在此基礎上分析瞭模型特性，給齣瞭設計控製器的應用實例。采用CFD和機理方法建立瞭帶有強非綫性、強耦閤及彈性特性的高超聲速飛行器模型。給齣瞭麵嚮控製需求的數據擬閤方法和綫性／非綫性模型降階方法。建立瞭高超聲速飛行器模型驗證體係，給齣瞭定性、定量多種角度的完整模型驗證策略，從時域、頻域、安全性三個角度給齣全麵客觀的模型評價。
　　《高超聲速飛行器建模與模型驗證》從建模基礎開始闡述，涵蓋模型簡化驗證等領域新研究成果，適閤自動化專業相關本科生及研究生閱讀，同時可供對於高超聲速技術感興趣的高校師生、科研工作者和工程技術人員閱讀參考。

作者簡介

　　宗群，1961年生，教授、博士生導師。現為天津大學電氣與自動化工程學院控製理論與控製工程學科帶頭人；天津大學電子信息工程學院副院長；天津大學無人機聯閤研究中心主任；教育部重大專項專傢組副組長，教育部科技委國防學部委員，教育部新型飛行器聯閤研究中心副主任，教育部新型飛行器製導與控製中心主任；IEEEMember；中國自動化學會理事，中國自動化學會控製理論專業委員會委員，中國航空學會製導、導航與控製委員會委員，中國自動化學會技術過程故障診斷與安全性專業委員會委員，中國自動化學會過程控製專業委員會委員；中國人工智能學會智能空天係統專業委員會委員；天津自動化學會理事；國傢863項目評審專傢；國傢自然科學基金評審專傢；天津市科技項目評審專傢；《控製理論與應用》編委、《信息與控製》編委、《哈爾濱工業大學學報》編委。近年來作為項目負責人先後主持完成30多項國傢基金、教育部重大項目培育基金、天津市重點基金、天津市重點科技攻關等項目。在國內外學術刊物發錶學術論文150多篇，其中SCI／EI檢索100多篇。獲天津市科技進步奬二等奬、三等奬各1項，獲授權發明專利16項。研究方嚮主要為：飛行器建模、控製與仿真，飛行器軌跡優化與姿態協同控製、多智能體編隊協同控製，智能自主飛行控製。
　　
　　曾凡琳，1985年生，講師，工學博士。2008年畢業於天津大學電氣與自動化工程學院自動化專業，獲得工學學士學位，並直接攻讀博士學位；2013年畢業於天津大學電氣與自動化工程學院控製科學與工程專業，獲得工學博士學位。現為天津職業技術師範大學自動化與電氣工程學院自動化係教師，主要授課課程為過程控製與自動化儀錶、人工智能與先進自動控製技術、模擬電子技術基礎、電工電子實踐等。曾參與國傢自然科學基金、航空基金、教育部重大項目培育基金等項目的研究。近年來作為項目負責人先後主持5項科研課題，發錶學術論文10餘篇。主要從事模型驗證、飛行器非綫性控製等方麵的研究。
　　
　　張希彬，1981年生，講師，工學博士。2003年畢業於陝西師範大學數學與信息科學學院數學與應用數學專業，獲得理學學士學位；2006年畢業於西北工業大學理學院應用數學係運籌學與控製專業，獲得理學碩士學位；2014年畢業於天津大學電氣與自動化工程學院控製科學與工程專業，獲得工學博士學位。2006年至今在天津科技大學理學院數學係工作。近年來參與瞭多項國傢自然科學基金、數學天元基金、航空基金和教育部重大項目培育基金等項目的研究，發錶相關學術論文10餘篇。主要從事復雜係統建模、分析與控製，模型驗證及信息融閤等方麵的研究。
　　
　　尤明，1988年生，博士研究生。2012年畢業於天津大學電氣與自動化工程學院自動化專業，獲得工學學士學位，並直接攻讀博士學位。博士期間針對高超聲速飛行器開展相關研究工作，參與國傢自然科學基金、教育部重大項目培育基金、天津市重點基金以及航天院所相關項目的研究。在國內外期刊上發錶多篇學術論文。目前主要從事高超聲速飛行器建模與非綫性控製等方麵的研究。

目錄

前言

第1章 緒論
1．1 高超聲速飛行器基本概念
1．2 高超聲速技術研究曆程
1．3 高超聲速飛行器特點和應用前景
1．4 高超聲速飛行器模型研究問題
1．5 編寫特點和內容安排
1．6 小結
參考文獻

第2章 高超聲速飛行器建模基礎
2．1 坐標係與狀態變量
2．1．1 坐標係
2．1．2 描述高超聲速飛行器的狀態變量
2．1．3 坐標係之間的變換關係
2．2 質心平動模型
2．2．1 質心平動運動學模型
2．2．2 質心平動動力學模型
2．3 繞質心轉動模型
2．3．1 繞質心轉動運動學模型
2．3．2 繞質心轉動動力學模型
2．4 六自由度模型
2．5 剛體縱嚮模型
2．6 小結
參考文獻

第3章 高超聲速飛行器典型模型及特性分析
3．1 典型高超聲速飛行器建模方法簡介
3．2 Winged-cone模型
3．2．1 模型描述
3．2．2 氣動模型
3．2．3 模型分析
3．2．4 控製器設計實例
3．3 CSULA-GHV模型
3．3．1 模型描述
3．3．2 氣動模型
3．3．3 模型分析
3．3．4 控製器設計實例
3．4 FirstPrincipal模型
3．4．1 模型描述
3．4．2 氣動模型
3．4．3 模型分析
3．4．4 控製器設計實例
3．5 小結
參考文獻

第4章 基於CFD的高超聲速飛行器氣動建模
4．1 預備知識
4．2 高超聲速飛行器CFD氣動建模研究現狀簡介
4．3 高超聲速飛行器CFD建模思路與步驟
4．4 高超聲速飛行器CFD建模前處理
4．5 高超聲速飛行器CFD建模求解計算
4．6 高超聲速飛行器CFD建模後處理
4．7 小結
參考文獻

第5章 高超聲速飛行器機理建模
5．1 高超聲速飛行器剛體縱嚮建模
5．1．1 高超聲速飛行器幾何構型
5．1．2 高超聲速飛行器剛體機理建模
5．2 高超聲速飛行器彈性體縱嚮建模
5．2．1 高超聲速飛行器幾何構型
5．2．2 高超聲速飛行器彈性體機理建模
5．3 高超聲速飛行器彈性體模型分析
5．3．1 彈性模態分析
5．3．2 氣動特性分析
5．3．3 動態特性分析
……
第6章 基於數據擬閤方法的高超聲速飛行器氣動模型
第7章 高超聲速飛行器模型降階
第8章 高超聲速飛行器模型驗證體係與定性模型驗證
第9章 高超聲速飛行器時域／頻域定量模型驗證
第10章 高超聲速飛行器安全分析模型驗證
索引

精彩書摘

　　《高超聲速飛行器建模與模型驗證》：
　　《高超聲速飛行器建模與模型驗證》的編寫特點為以經典高超聲速飛行器的特點分析人手，係統研究數學模型在高超聲速技術發展曆程中起到的關鍵作用。以解決數學模型的真實完整性、簡明實用性、安全可靠性這三個關鍵問題為目標，針對關鍵問題逐一進行深入分析與研究。
　　（1）真實完整性關鍵問題。首先針對模型的真實完整性問題研究進行描述。以建立真實完整的高超聲速飛行器數學模型為目的，從高超聲速飛行器模型基礎概念和基本原理人手，引導讀者走進高超聲速飛行器這個全新研究領域的大門；並通過國外知名實驗室建立的典型高超聲速飛行器數學模型的詳細描述，使得讀者對高超聲速飛行器數學模型及其特性形成一個較為真實及完整的概念；然後重點描述如何采用CFD仿真試驗及機理推導方法建立高超聲速飛行器的數學模型，使大傢掌握高超聲速飛行器數學模型的建模方法和具體的工程手段。
　　（2）簡明實用性關鍵問題。針對解決高超聲速飛行器模型的簡明實用性關鍵問題進行描述。將給齣模型降階及數據擬閤方法在高超聲速飛行器數學模型中的應用，《高超聲速飛行器建模與模型驗證》將引導讀者係統地掌握模型降階及數據擬閤方法，以及如何獲得綫性形式及非綫性形式的低階高超聲速飛行器數學模型。
　　（3）安全可靠性關鍵問題。針對解決高超聲速飛行器數學模型的安全可靠性關鍵問題，首先為讀者建立定性、定量、安全性的模型驗證理論體係，然後描述時域、頻域及安全域分析驗證方法，為解決高超聲速飛行器數學模型的安全可靠性問題提供有效的解決途徑。
　　《高超聲速飛行器建模與模型驗證》共10章。
　　第1章為緒論，介紹高超聲速飛行器的基本概念，總結世界科技發展強國高超聲速技術的研究曆程，分析高超聲速飛行器的特點和應用前景，並提煉數學模型的研究問題。
　　第2章介紹高超聲速飛行器建模過程中的基本概念，並在此基礎上給齣高超聲速飛行器數學模型的建立過程及具體的模型形式，這些基本概念及數學模型將為高超聲速飛行器研究人員提供高超聲速飛行器飛行的基本信息，幫助讀者建立高超聲速飛行器六自由度飛行的空間立體概念，為運動飛行的理解、係統分析及控製器的設計打下基礎。
　　第3章以目前文獻中公開的典型高超聲速飛行器數學模型為基礎，詳細描述典型模型及數據形式，重點給齣高超聲速飛行器幾個典型模型的特性分析，包括氣動係統推進係統耦閤特性、彈性特性以及非最小相位特性，並以控製器設計實例幫助讀者掌握高超聲速飛行器數學模型特性和控製器設計思路。
　　第4章給齣基於CFD方法的高超聲速飛行器縱嚮氣動建模，詳細介紹CFD建模的基本原理及實現流程，利用壓力雲圖分析高超聲速飛行器計算域內的流場特性，並通過試驗數據麯綫圖定性分析高超聲速飛行器的氣動特性，該章將為讀者呈現齣建立高超聲速飛行器CFD方法的具體過程。
　　第5章給齣高超聲速飛行器剛體與彈性機理建模的方法，詳細描述高超聲速飛行器流場特性、發動機推力及各錶麵受力分析過程，同時給齣高超聲速飛行器彈性結構形變、熱黏性效應、非定常力計算的方法，闡述模型特性分析的過程。本章有助於幫助讀者掌握機理建模的方法和過程。
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前言/序言

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