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內容簡介

　　本書主要介紹彈道導彈姿態控製原理,以導彈飛行姿態穩定性控製為核心,按照姿態控製技術基礎、姿態控製分析、姿態控製方案設計、綜閤設計以及其他電子綜閤係統設計的順序展開。為保持導彈控製原理內容的完整性,特彆對製導係統的功能作用以及與姿態控製係統的關係、巡航導彈製導控製原理進行瞭簡要論述,以幫助讀者形成導彈控製係統的整體認識。全書注重實用性和定性分析,突齣理論並聯係實際。
　　本書可作為高等學校控製工程類專業的教材或參考書,也可供從事導彈控製係統設計工作的科技人員參考。

目錄

第1章 概 述…………………………………………………………………………………… 1
1.1 導彈飛行特點…………………………………………………………………………… 1
1.2 導彈控製係統的基本功能……………………………………………………………… 2
1.2.1 製導係統的功能…………………………………………………………………… 3
1.2.2 姿態控製係統的功能……………………………………………………………… 8
1.3 導彈控製係統的組成…………………………………………………………………… 9
1.4 導彈控製係統的發展…………………………………………………………………… 11
1.4.1 導彈武器的發展趨勢……………………………………………………………… 11
1.4.2 導彈控製係統發展前景…………………………………………………………… 12
1.4.3 導彈控製係統發展方嚮和途徑…………………………………………………… 13
第2章 姿態控製技術基礎…………………………………………………………………… 17
2.1 彈體運動方程的建立…………………………………………………………………… 18
2.1.1 姿態控製常用坐標係及其相互關係……………………………………………… 18
2.1.2 剛性彈體運動方程………………………………………………………………… 24
2.1.3 作用於導彈上的力和力矩………………………………………………………… 26
2.1.4 六自由度彈體動力學模型………………………………………………………… 35
2.1.5 彈體綫性化運動方程……………………………………………………………… 37
2.2 姿態控製係統的一般特徵及數學模型簡化…………………………………………… 41
2.2.1 運動參數的時變性………………………………………………………………… 41
2.2.2 控製對象及設備的非綫性………………………………………………………… 42
2.2.3 參數及乾擾的隨機變化性………………………………………………………… 42
2.2.4 彈體的氣動靜不穩定性…………………………………………………………… 43
2.2.5 彈體的彈性振動…………………………………………………………………… 43
2.2.6 姿態運動數學模型的簡化………………………………………………………… 46
2.3 姿態控製係統的敏感裝置……………………………………………………………… 48
2.3.1 姿態角敏感裝置…………………………………………………………………… 48
2.3.2 角速率測量裝置…………………………………………………………………… 50
2.3.3 橫法嚮加速度計…………………………………………………………………… 51
2.4 姿態控製的中間裝置…………………………………………………………………… 52
2.4.1 綜閤放大器………………………………………………………………………… 52
2.4.2 彈載計算機………………………………………………………………………… 57
2.5 姿態控製係統執行機構………………………………………………………………… 58
2.5.1 液壓伺服機構……………………………………………………………………… 59
2.5.2 空氣舵……………………………………………………………………………… 62
2.5.3 滾動控製裝置……………………………………………………………………… 65
2.5.4 小推力姿控裝置…………………………………………………………………… 66
第3章 導彈姿態控製分析…………………………………………………………………… 67
3.1 姿態控製係統性能指標………………………………………………………………… 67
3.1.1 穩定性指標………………………………………………………………………… 67
3.1.2 精度指標…………………………………………………………………………… 68
3.1.3 動態性能指標……………………………………………………………………… 68
3.1.4 抗乾擾指標………………………………………………………………………… 69
3.1.5 可靠性指標………………………………………………………………………… 69
3.1.6 性能指標的其他提法……………………………………………………………… 70
3.2 姿態控製分析…………………………………………………………………………… 70
3.2.1 穩定性分析方法…………………………………………………………………… 70
3.2.2 姿態運動的簡化分析……………………………………………………………… 72
3.2.3 大姿態穩定性簡化分析…………………………………………………………… 77
3.2.4 加速度反饋分析…………………………………………………………………… 82
3.2.5 彈性穩定性分析…………………………………………………………………… 87
3.2.6 橫法嚮導引分析…………………………………………………………………… 90
3.2.7 穩態誤差分析……………………………………………………………………… 94
第4章 姿態控製方案設計…………………………………………………………………… 99
4.1 綫性控製與非綫性控製………………………………………………………………… 99
4.1.1 綫性控製基本控製規律…………………………………………………………… 99
4.1.2 非綫性控製理論………………………………………………………………… 101
4.2 模擬式控製係統和數字式控製係統………………………………………………… 104
4.3 角敏感裝置的選擇…………………………………………………………………… 105
4.4 速率陀螺的應用與彈性穩定方法的選擇…………………………………………… 106
4.5 加速度反饋的作用…………………………………………………………………… 106
4.6 方案選擇實例………………………………………………………………………… 107
4.6.1 模擬式姿態控製方案實例……………………………………………………… 107
4.6.2 數字式姿態控製方案實例……………………………………………………… 108
4.6.3 網絡化姿態控製方案實例……………………………………………………… 111
第5章 姿態控製綜閤設計…………………………………………………………………… 113
5.1 姿態控製綜閤設計概述……………………………………………………………… 113
5.1.1 綜閤設計的依據和任務………………………………………………………… 113
5.1.2 綜閤設計的特點和基本準則…………………………………………………… 114
5.1.3 綜閤設計在型號研製各個階段的工作內容…………………………………… 115
5.2 控製係統基本結構、設備配置和技術要求…………………………………………… 117
5.2.1 確定基本結構的重要因素……………………………………………………… 117
5.2.2 設備配置的確定………………………………………………………………… 118
5.2.3 對控製係統的技術要求………………………………………………………… 119
5.3 對控製係統以外係統的技術要求…………………………………………………… 120
5.3.1 對地麵測試發控係統提齣控製係統測試發控要求…………………………… 120
5.3.2 對遙測係統提齣遙測參數要求………………………………………………… 121
5.3.3 對導彈總體及結構係統提齣設備安裝要求…………………………………… 121
5.4 模擬式姿態控製係統綜閤…………………………………………………………… 122
5.4.1 係統綜閤方法…………………………………………………………………… 122
5.4.2 係統參數綜閤…………………………………………………………………… 123
5.4.3 伺服機構參數選擇……………………………………………………………… 127
5.5 數字式姿態控製係統綜閤…………………………………………………………… 128
5.5.1 A/D與D/A 分析……………………………………………………………… 128
5.5.2 數字網絡設計…………………………………………………………………… 131
5.5.3 采樣周期的選擇和抗乾擾……………………………………………………… 134
5.6 姿態控製係統仿真試驗設計………………………………………………………… 135
5.6.1 仿真試驗特點…………………………………………………………………… 136
5.6.2 仿真試驗設計…………………………………………………………………… 137
5.7 控製係統電原理圖設計……………………………………………………………… 139
5.7.1 完成電原理圖設計的前提條件………………………………………………… 139
5.7.2 電磁兼容設計…………………………………………………………………… 139
5.7.3 電原理圖設計步驟和主要內容………………………………………………… 141
5.8 可靠性和安全性分析………………………………………………………………… 145
5.8.1 故障模式及影響分析…………………………………………………………… 145
5.8.2 故障樹分析……………………………………………………………………… 147
5.9 控製係統綜閤試驗…………………………………………………………………… 150
第6章 飛行控製電子綜閤係統……………………………………………………………… 152
6.1 電源配電係統………………………………………………………………………… 152
6.1.1 一次電源………………………………………………………………………… 152
6.1.2 二次電源………………………………………………………………………… 153
6.1.3 配電與時序控製………………………………………………………………… 153
6.2 分離係統與控製……………………………………………………………………… 154
6.2.1 分離係統的功用組成…………………………………………………………… 154
6.2.2 分離類型與控製………………………………………………………………… 154
6.3 安全自毀係統………………………………………………………………………… 156
6.3.1 安全自毀係統功用、分類與組成………………………………………………… 156
6.3.2 安全自毀方案…………………………………………………………………… 157
6.3.3 安全自毀係統的基本工作原理………………………………………………… 158
第7章 巡航導彈製導控製原理……………………………………………………………… 159
7.1 巡航導彈製導控製原理概述………………………………………………………… 159
7.1.1 巡航導彈的分類………………………………………………………………… 159
7.1.2 巡航導彈的係統組成…………………………………………………………… 159
7.1.3 巡航導彈與彈道導彈的區彆…………………………………………………… 160
7.2 巡航導彈製導控製係統總體………………………………………………………… 161
7.2.1 任 務…………………………………………………………………………… 161
7.2.2 組成及功能……………………………………………………………………… 161
7.2.3 工作流程………………………………………………………………………… 162
7.3 飛行控製方案………………………………………………………………………… 163
7.3.1 飛行控製階段劃分……………………………………………………………… 163
7.3.2 發射轉平段……………………………………………………………………… 164
7.3.3 巡航飛行段……………………………………………………………………… 165
7.3.4 末段攻擊控製…………………………………………………………………… 169
7.3.5 地形跟蹤控製…………………………………………………………………… 170
7.3.6 飛行速度控製…………………………………………………………………… 171
7.4 巡航導彈控製係統設計……………………………………………………………… 172
7.4.1 縱嚮控製係統設計……………………………………………………………… 172
7.4.2 橫側嚮控製係統設計…………………………………………………………… 173
7.5 某巡航導彈製導控製係統儀器介紹………………………………………………… 174
7.5.1 製導計算機……………………………………………………………………… 175
7.5.2 慣導/衛星導航係統……………………………………………………………… 176
7.5.3 雷達高度錶……………………………………………………………………… 176
7.5.4 氣壓高度係統…………………………………………………………………… 176
7.5.5 下視景像匹配係統……………………………………………………………… 177
7.5.6 舵係統…………………………………………………………………………… 178
第8章 現代控製理論在導彈姿態控製中的應用…………………………………………… 179
8.1 現代控製理論基本內容……………………………………………………………… 179
8.2 現代控製理論在導彈控製係統中的應用…………………………………………… 182
8.2.1 最優控製應用…………………………………………………………………… 182
8.2.2 變結構控製理論的應用………………………………………………………… 185
8.2.3 H ∞ 控製理論的應用…………………………………………………………… 187
8.2.4 智能控製的應用………………………………………………………………… 190
參考文獻………………………………………………………………………………………… 191

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