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岳瑞华，徐中英，周涛 著

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• 导弹制导
• 导弹控制
• 自动控制
• 飞行控制
• 惯性导航
• 雷达
• 火控系统
• 现代控制理论
• 系统工程
• 航空航天

出版社： 北京航空航天大学出版社

ISBN：9787512421967

版次：1

商品编码：11972413

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-09-01

用纸：胶版纸

页数：191

内容简介

　　本书主要介绍弹道导弹姿态控制原理,以导弹飞行姿态稳定性控制为核心,按照姿态控制技术基础、姿态控制分析、姿态控制方案设计、综合设计以及其他电子综合系统设计的顺序展开。为保持导弹控制原理内容的完整性,特别对制导系统的功能作用以及与姿态控制系统的关系、巡航导弹制导控制原理进行了简要论述,以帮助读者形成导弹控制系统的整体认识。全书注重实用性和定性分析,突出理论并联系实际。
　　本书可作为高等学校控制工程类专业的教材或参考书,也可供从事导弹控制系统设计工作的科技人员参考。

目录

第1章 概 述…………………………………………………………………………………… 1
1.1 导弹飞行特点…………………………………………………………………………… 1
1.2 导弹控制系统的基本功能……………………………………………………………… 2
1.2.1 制导系统的功能…………………………………………………………………… 3
1.2.2 姿态控制系统的功能……………………………………………………………… 8
1.3 导弹控制系统的组成…………………………………………………………………… 9
1.4 导弹控制系统的发展…………………………………………………………………… 11
1.4.1 导弹武器的发展趋势……………………………………………………………… 11
1.4.2 导弹控制系统发展前景…………………………………………………………… 12
1.4.3 导弹控制系统发展方向和途径…………………………………………………… 13
第2章 姿态控制技术基础…………………………………………………………………… 17
2.1 弹体运动方程的建立…………………………………………………………………… 18
2.1.1 姿态控制常用坐标系及其相互关系……………………………………………… 18
2.1.2 刚性弹体运动方程………………………………………………………………… 24
2.1.3 作用于导弹上的力和力矩………………………………………………………… 26
2.1.4 六自由度弹体动力学模型………………………………………………………… 35
2.1.5 弹体线性化运动方程……………………………………………………………… 37
2.2 姿态控制系统的一般特征及数学模型简化…………………………………………… 41
2.2.1 运动参数的时变性………………………………………………………………… 41
2.2.2 控制对象及设备的非线性………………………………………………………… 42
2.2.3 参数及干扰的随机变化性………………………………………………………… 42
2.2.4 弹体的气动静不稳定性…………………………………………………………… 43
2.2.5 弹体的弹性振动…………………………………………………………………… 43
2.2.6 姿态运动数学模型的简化………………………………………………………… 46
2.3 姿态控制系统的敏感装置……………………………………………………………… 48
2.3.1 姿态角敏感装置…………………………………………………………………… 48
2.3.2 角速率测量装置…………………………………………………………………… 50
2.3.3 横法向加速度计…………………………………………………………………… 51
2.4 姿态控制的中间装置…………………………………………………………………… 52
2.4.1 综合放大器………………………………………………………………………… 52
2.4.2 弹载计算机………………………………………………………………………… 57
2.5 姿态控制系统执行机构………………………………………………………………… 58
2.5.1 液压伺服机构……………………………………………………………………… 59
2.5.2 空气舵……………………………………………………………………………… 62
2.5.3 滚动控制装置……………………………………………………………………… 65
2.5.4 小推力姿控装置…………………………………………………………………… 66
第3章 导弹姿态控制分析…………………………………………………………………… 67
3.1 姿态控制系统性能指标………………………………………………………………… 67
3.1.1 稳定性指标………………………………………………………………………… 67
3.1.2 精度指标…………………………………………………………………………… 68
3.1.3 动态性能指标……………………………………………………………………… 68
3.1.4 抗干扰指标………………………………………………………………………… 69
3.1.5 可靠性指标………………………………………………………………………… 69
3.1.6 性能指标的其他提法……………………………………………………………… 70
3.2 姿态控制分析…………………………………………………………………………… 70
3.2.1 稳定性分析方法…………………………………………………………………… 70
3.2.2 姿态运动的简化分析……………………………………………………………… 72
3.2.3 大姿态稳定性简化分析…………………………………………………………… 77
3.2.4 加速度反馈分析…………………………………………………………………… 82
3.2.5 弹性稳定性分析…………………………………………………………………… 87
3.2.6 横法向导引分析…………………………………………………………………… 90
3.2.7 稳态误差分析……………………………………………………………………… 94
第4章 姿态控制方案设计…………………………………………………………………… 99
4.1 线性控制与非线性控制………………………………………………………………… 99
4.1.1 线性控制基本控制规律…………………………………………………………… 99
4.1.2 非线性控制理论………………………………………………………………… 101
4.2 模拟式控制系统和数字式控制系统………………………………………………… 104
4.3 角敏感装置的选择…………………………………………………………………… 105
4.4 速率陀螺的应用与弹性稳定方法的选择…………………………………………… 106
4.5 加速度反馈的作用…………………………………………………………………… 106
4.6 方案选择实例………………………………………………………………………… 107
4.6.1 模拟式姿态控制方案实例……………………………………………………… 107
4.6.2 数字式姿态控制方案实例……………………………………………………… 108
4.6.3 网络化姿态控制方案实例……………………………………………………… 111
第5章 姿态控制综合设计…………………………………………………………………… 113
5.1 姿态控制综合设计概述……………………………………………………………… 113
5.1.1 综合设计的依据和任务………………………………………………………… 113
5.1.2 综合设计的特点和基本准则…………………………………………………… 114
5.1.3 综合设计在型号研制各个阶段的工作内容…………………………………… 115
5.2 控制系统基本结构、设备配置和技术要求…………………………………………… 117
5.2.1 确定基本结构的重要因素……………………………………………………… 117
5.2.2 设备配置的确定………………………………………………………………… 118
5.2.3 对控制系统的技术要求………………………………………………………… 119
5.3 对控制系统以外系统的技术要求…………………………………………………… 120
5.3.1 对地面测试发控系统提出控制系统测试发控要求…………………………… 120
5.3.2 对遥测系统提出遥测参数要求………………………………………………… 121
5.3.3 对导弹总体及结构系统提出设备安装要求…………………………………… 121
5.4 模拟式姿态控制系统综合…………………………………………………………… 122
5.4.1 系统综合方法…………………………………………………………………… 122
5.4.2 系统参数综合…………………………………………………………………… 123
5.4.3 伺服机构参数选择……………………………………………………………… 127
5.5 数字式姿态控制系统综合…………………………………………………………… 128
5.5.1 A/D与D/A 分析……………………………………………………………… 128
5.5.2 数字网络设计…………………………………………………………………… 131
5.5.3 采样周期的选择和抗干扰……………………………………………………… 134
5.6 姿态控制系统仿真试验设计………………………………………………………… 135
5.6.1 仿真试验特点…………………………………………………………………… 136
5.6.2 仿真试验设计…………………………………………………………………… 137
5.7 控制系统电原理图设计……………………………………………………………… 139
5.7.1 完成电原理图设计的前提条件………………………………………………… 139
5.7.2 电磁兼容设计…………………………………………………………………… 139
5.7.3 电原理图设计步骤和主要内容………………………………………………… 141
5.8 可靠性和安全性分析………………………………………………………………… 145
5.8.1 故障模式及影响分析…………………………………………………………… 145
5.8.2 故障树分析……………………………………………………………………… 147
5.9 控制系统综合试验…………………………………………………………………… 150
第6章 飞行控制电子综合系统……………………………………………………………… 152
6.1 电源配电系统………………………………………………………………………… 152
6.1.1 一次电源………………………………………………………………………… 152
6.1.2 二次电源………………………………………………………………………… 153
6.1.3 配电与时序控制………………………………………………………………… 153
6.2 分离系统与控制……………………………………………………………………… 154
6.2.1 分离系统的功用组成…………………………………………………………… 154
6.2.2 分离类型与控制………………………………………………………………… 154
6.3 安全自毁系统………………………………………………………………………… 156
6.3.1 安全自毁系统功用、分类与组成………………………………………………… 156
6.3.2 安全自毁方案…………………………………………………………………… 157
6.3.3 安全自毁系统的基本工作原理………………………………………………… 158
第7章 巡航导弹制导控制原理……………………………………………………………… 159
7.1 巡航导弹制导控制原理概述………………………………………………………… 159
7.1.1 巡航导弹的分类………………………………………………………………… 159
7.1.2 巡航导弹的系统组成…………………………………………………………… 159
7.1.3 巡航导弹与弹道导弹的区别…………………………………………………… 160
7.2 巡航导弹制导控制系统总体………………………………………………………… 161
7.2.1 任 务…………………………………………………………………………… 161
7.2.2 组成及功能……………………………………………………………………… 161
7.2.3 工作流程………………………………………………………………………… 162
7.3 飞行控制方案………………………………………………………………………… 163
7.3.1 飞行控制阶段划分……………………………………………………………… 163
7.3.2 发射转平段……………………………………………………………………… 164
7.3.3 巡航飞行段……………………………………………………………………… 165
7.3.4 末段攻击控制…………………………………………………………………… 169
7.3.5 地形跟踪控制…………………………………………………………………… 170
7.3.6 飞行速度控制…………………………………………………………………… 171
7.4 巡航导弹控制系统设计……………………………………………………………… 172
7.4.1 纵向控制系统设计……………………………………………………………… 172
7.4.2 横侧向控制系统设计…………………………………………………………… 173
7.5 某巡航导弹制导控制系统仪器介绍………………………………………………… 174
7.5.1 制导计算机……………………………………………………………………… 175
7.5.2 惯导/卫星导航系统……………………………………………………………… 176
7.5.3 雷达高度表……………………………………………………………………… 176
7.5.4 气压高度系统…………………………………………………………………… 176
7.5.5 下视景像匹配系统……………………………………………………………… 177
7.5.6 舵系统…………………………………………………………………………… 178
第8章 现代控制理论在导弹姿态控制中的应用…………………………………………… 179
8.1 现代控制理论基本内容……………………………………………………………… 179
8.2 现代控制理论在导弹控制系统中的应用…………………………………………… 182
8.2.1 最优控制应用…………………………………………………………………… 182
8.2.2 变结构控制理论的应用………………………………………………………… 185
8.2.3 H ∞ 控制理论的应用…………………………………………………………… 187
8.2.4 智能控制的应用………………………………………………………………… 190
参考文献………………………………………………………………………………………… 191

《轨道计算与精细制导》 图书简介 本书深入探讨了在复杂动态环境中实现高精度轨道计算以及对飞行器进行精细制导的核心理论与方法。我们旨在为读者构建一个坚实的理论框架，使其能够理解并掌握如何精确预测和控制飞行器的运动轨迹，特别是在面对外部扰动和系统不确定性时，如何有效地修正和引导。 第一部分：轨道动力学基础与模型构建 本部分将从经典力学的基石出发，回顾牛顿万有引力定律在轨道动力学中的应用。我们将详细阐述二体问题及其在近似模型中的应用，并进一步引入多体摄动理论，分析地球、月球、太阳以及其他行星等天体对飞行器轨道的长期和短期影响。在此基础上，本书将引导读者学习如何根据实际需求，构建不同层级的轨道动力学模型，从简化模型到高精度数值仿真模型，并探讨模型参数的选取与辨识方法。 第二部分：轨道预测与状态估计 精准的轨道预测是制导控制的基础。本部分将系统介绍各类轨道预测算法，包括基于解析方法的预测技术（如欧拉法、龙斯格-库塔法）以及更具鲁棒性的数值积分方法。重点将放在如何处理非线性动力学方程以及如何提高预测的精度和效率。 同时，我们将深入探讨状态估计理论，包括卡尔曼滤波及其各种变种（如扩展卡尔曼滤波EKF、无迹卡尔曼滤波UKF）。读者将学习如何利用传感器测量数据，实时地估计飞行器的位置、速度、姿态等关键状态参数，以及如何处理测量噪声和模型不确定性，从而获得最优的状态估计。 第三部分：精细化制导策略与算法 本部分将聚焦于实现高精度飞行器姿态和轨迹控制的制导策略。我们将从经典的制导律开始，如比例导航制导律（PN），并深入分析其在不同场景下的适用性与局限性。在此基础上，本书将介绍更为先进的制导方法，包括： 最优控制理论在制导中的应用： 探讨如何利用庞特里亚金最小值原理或动态规划等方法，设计在特定目标函数（如能量消耗最小、命中精度最高）下最优的制导律。 模型预测控制（MPC）： 介绍MPC如何利用预测模型，在每个控制周期内在线优化一系列未来的控制指令，以应对动态变化的环境和约束条件。 自适应制导技术： 针对模型参数变化或外部环境扰动，介绍如何设计能够实时调整控制参数的自适应制导算法，提高系统的鲁棒性。 基于观测器的制导方法： 探讨如何设计状态观测器，在无法直接测量所有状态量的情况下，估计并利用这些状态量进行制导。 第四部分：姿态控制与扰动抑制 精准的姿态控制是实现精确轨迹制导的前提。本部分将深入研究飞行器的姿态动力学，包括刚体动力学方程、角动量守恒定律等。我们将介绍多种姿态控制器的设计方法，包括： PID控制器： 详细阐述PID控制器的原理，以及如何在姿态控制系统中进行参数整定和优化。 滑模变结构控制（SMC）： 介绍SMC的鲁棒性优势，以及如何设计滑模面和切换律以实现对姿态的精确控制，特别是针对外部扰动。 鲁棒控制理论： 探讨如何设计在模型不确定性存在的情况下，仍然能保证稳定性和性能的鲁棒控制器。 惯性测量单元（IMU）与陀螺仪数据融合： 分析如何利用IMU、陀螺仪等传感器数据，通过滤波和融合算法，获得高精度的姿态信息，并用于姿态控制。 第五部分：系统集成与仿真验证 本部分将指导读者如何将前面各部分的技术和方法进行系统集成。我们将讨论传感器系统的选择与标定、执行机构的建模与性能分析、以及整个制导与控制系统的架构设计。 最后，本书将强调仿真验证的重要性。读者将学习如何利用成熟的仿真平台，构建逼真的飞行器动力学环境，对设计的轨道计算、状态估计和制导控制算法进行全面的仿真测试。我们将详细介绍仿真场景的设计，包括正常工作模式、故障模式以及极端环境下的性能评估，以确保算法的有效性和可靠性。 《轨道计算与精细制导》适合于航空航天工程、自动化、控制科学与工程等相关专业的学生、研究人员及工程技术人员阅读。通过本书的学习，读者将能够深入理解飞行器轨道和姿态控制的科学原理，并掌握设计和实现高精度制导控制系统的关键技术。

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这本书给我带来了前所未有的震撼！作为一个对航天科技一直怀揣着浓厚兴趣的普通读者，我一直渴望能够深入了解那些呼啸天际的飞行器背后究竟蕴藏着怎样的智慧和技术。当我在书店偶然翻开《导弹控制原理》时，我感觉自己仿佛打开了一扇通往神秘领域的大门。书中的内容，虽然涉及了大量的物理学、数学以及工程学的概念，但作者却以一种极其巧妙的方式，将那些原本可能令人望而生畏的理论，转化为生动形象的比喻和引人入胜的案例。我最深刻的感受是，作者并非只是简单地罗列公式和定理，而是着力于讲解这些原理是如何被巧妙地应用于实际的导弹设计和控制中的。例如，在描述制导系统时，作者花了大量篇幅去解析不同制导律的优劣，以及它们如何应对各种复杂的干扰和环境变化。我特别欣赏其中关于“比例-积分-微分”（PID）控制的讲解，虽然我之前对这个概念有一些模糊的认识，但通过书中详细的图示和对实际应用场景的剖析，我才真正理解了PID控制的精髓，以及它在导弹姿态调整、目标跟踪等方面发挥的关键作用。

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这本书的深度和广度着实令人惊叹。我一直认为，要真正理解一个复杂的系统，就必须从最基础的原理开始。而《导弹控制原理》正是做到了这一点。它并没有直接跳到高深的控制算法，而是先花了不少篇幅来介绍导弹的基本结构、动力学特性以及空气动力学原理。这对于我这样的初学者来说，简直是福音。我能够清晰地了解到，为什么导弹需要有特定的外形，为什么它在飞行过程中会受到各种力的作用，以及这些力是如何影响它的运动轨迹的。书中的一些章节，详细阐述了传感器在导弹控制中的重要性。从惯性导航系统（INS）到全球定位系统（GPS），再到雷达和红外传感器，作者都对它们的原理、精度以及在不同作战环境下的适用性进行了深入的探讨。我印象特别深刻的是，书中用了一个非常形象的比喻来解释陀螺仪的工作原理，让我这个从未接触过精密机械的人，也能大致理解它是如何保持方向的。

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阅读《导弹控制原理》的过程，对我而言，更像是一场智力探险。这本书并没有给我预设一个固定的答案，而是引导我一步步地去思考、去推理。我常常会在阅读某个章节后，停下来反复咀嚼书中的概念，并且尝试在脑海中构建出相关的模型。例如，关于“弹道规划”的部分，作者详细介绍了如何根据目标的位置、导弹的性能以及可能的拦截概率，来计算出最优的飞行路径。这其中涉及到大量的优化问题，而书中对这些问题的数学表达和求解方法，虽然复杂，却也条理清晰，让我能够窥探到工程师们是如何在浩瀚的计算海洋中，找到那条精确制胜的航线。

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这本书不仅仅是一本技术手册，更是一部凝聚着人类智慧结晶的百科全书。我尤其喜欢其中关于“鲁棒性控制”的论述。在实际的作战环境中，外部干扰无处不在，可能来自敌方的电子对抗，也可能来自突发的恶劣天气。作者通过对鲁棒性控制理论的介绍，让我明白了，为什么即使在充满不确定性的环境中，导弹依然能够保持其精确的打击能力。书中列举的各种控制策略，以及它们在抵御外部干扰方面的独特设计，让我对现代武器系统的可靠性和先进性有了全新的认识。

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《导弹控制原理》这本书，让我对“控制”这个词有了更深层次的理解。它不仅仅是简单的指令下达，而是一个动态的、不断调整的过程。在书中，我了解到，导弹的控制系统是如何实时地监测自身的运动状态，与预设的目标进行比对，并根据偏差自动调整自身的姿态和动力输出，以确保最终能够精确命中目标。作者在解释“反馈控制”时，用了一个非常生动的例子，将导弹比作一个正在学习走路的孩子，不断地修正自己的步伐，以达到最终平稳前行的目标。这种通俗易懂的比喻，极大地降低了阅读门槛。

评分☆☆☆☆☆

这本书的另一个亮点在于，它并没有回避那些充满挑战性的技术难题。例如，在讨论“非线性控制”时，作者坦诚地指出了线性控制方法在某些复杂情况下的局限性，并引入了更先进的非线性控制理论。虽然这些内容对我的数学功底提出了很高的要求，但我能够感受到作者在努力地将这些前沿的理论，以一种尽可能易于理解的方式呈现出来。书中大量的图表和示意图，对于理解抽象的数学模型起到了至关重要的作用。

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我一直认为，一本好的科普书籍，应该能够激发读者的好奇心，并引导他们去探索更广阔的领域。《导弹控制原理》无疑做到了这一点。在阅读过程中，我多次被书中提及的一些前沿技术所吸引，例如“自适应控制”和“模糊逻辑控制”。虽然我对这些概念的理解还比较初步，但它们所展现出的智能化和自主性，让我对未来武器系统的发展充满了期待。

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这本书给我的最大感受是，科技的进步并非一蹴而就，而是建立在坚实的理论基础之上。作者在介绍每一项控制技术时，都追溯到了其背后的数学原理和物理定律。这让我明白，任何一项看似神奇的技术，背后都有着严谨的科学逻辑。书中对“最优控制”的阐述，更是让我看到了人类在追求效率和精确度方面的极致追求。

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《导弹控制原理》给我带来的不仅仅是知识的增长，更是思维方式的改变。我开始学会从系统的角度去分析问题，理解各个组成部分之间的相互作用和影响。例如，在分析导弹的制导精度时，我不再仅仅关注某一个传感器，而是会考虑到传感器误差、控制系统滞后、环境干扰以及弹道误差等多种因素的累积效应。这种系统性的思考方式，不仅对理解导弹控制有帮助，在解决其他领域的问题时也同样适用。

评分☆☆☆☆☆

总而言之，这本书是一本极其优秀的科普读物，它以一种严谨而不失趣味的方式，为读者揭开了导弹控制的神秘面纱。我强烈推荐给所有对航天、军事科技感兴趣的朋友们。这本书不仅能让你增长见识，更能让你领略到人类智慧的魅力，以及科学技术在现代社会中所扮演的举足轻重的角色。我从中获得的启迪，远远超出了我对一本技术书籍的预期。