《捷聯導引頭穩定與跟蹤技術》是2010年國防工業出版社出版的圖書，作者是周瑞青、劉新華、史守峽、王開斌。
基本介紹
- 書名：捷聯導引頭穩定與跟蹤技術
- 作者：周瑞青、劉新華、史守峽、王開斌
- ISBN：7118068837, 9787118068832
- 出版社：國防工業出版社
- 出版時間：2010年8月
- 開本：16開
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
《捷聯導引頭穩定與跟蹤技術》共分12章，立足於國防技術前沿，系統、全面地介紹了捷聯導引頭穩定與跟蹤技術的工程套用背景、動力學模型、穩定控制原理及其數字實現方法、魯棒控制器設計、角跟蹤技術、MATLAB建模與仿真、研究進展及展望等。《捷聯導引頭穩定與跟蹤技術》內容翔實，覆蓋面廣，具有系統性和專業性強、著作內容自成體系等特點，並具有一定的實用價值。
《捷聯導引頭穩定與跟蹤技術》主要為從事制導與伺服控制專業的科研人員和工程技術人員提供理論和實踐指導，也適合作為高等學校自動控制、電子信息、導航與制導控制等相關專業的大學高年級本科生和研究生的教學參考用書，也可供從事相關專業的工程技術人員和科研人員參考。
捷聯導引頭穩定與跟蹤技術圖書目錄
第1章 緒論……1
1.1 工程套用背景與意義……1
1.2 國內外研究動態及發展趨勢……2
1.2.1 捷聯式導引頭與制導控制一體化技術研究狀況……2
1.2.2 視線穩定平台及其控制技術研究狀況……4
1.2.3 目標跟蹤與視線角速率提取技術研究狀況……7
1.2.4 國內外研究現狀及發展趨勢……8
1.3 本書的主要內容和特色……9
第2章 轉動剛體運動學與動力學理論……11
2.1 剛體運動學……11
2.1.1 點的位置向量及其表示方法……12
2.1.2 方向餘弦矩陣及其正交性……15
2.1.3 剛體的歐拉(Euler)角……18
2.1.4 哥氏(Coriolis)定理……20
2.2 四元數與剛體定位……22
2.2.1 四元數基本理論……23
2.2.2 四元數描述剛體定點轉動……24
2.2.3 四元數微分方程及其數值求解……25
2.2.4 四元數與方向餘弦、歐拉角的關係……29
2.3 剛體動力學……30
2.3.1 轉動慣量……30
2.3.2 剛體動量矩與動量矩定理……32
2.3.3 歐拉動力學方程……33
2.4 本章小結……34
第3章 魯棒控制理論……35
3.1 魯棒控制數學基礎……35
3.1.1 空間概念……35
3.1.2 矩陣的奇異值……36
3.1.3 向量和矩陣的範數……37
3.1.4 信號和系統的範數……38
3.1.5 H∞範數與Riccati方程……41
3.1.6 靈敏度函式和補靈敏度函式……42
3.1.7 控制系統的穩定性……44
3.1.8 李雅普諾夫方程……47
3.1.9 線性分式變換……48
3.2 魯棒控制基本思想……51
3.3 不確定性的描述……52
3.3.1 非結構不確定性……52
3.3.2 結構不確定性……55
3.4 H∞控制理論……55
3.4.1 H∞標準控制問題……56
3.4.2 H∞標準控制包含的控制問題……57
3.4.3 不確定系統的魯棒穩定性與魯棒性能……63
3.5 本章小結……66
第4章 目標跟蹤與濾波理論……67
4.1 卡爾曼濾波理論……67
4.1.1 卡爾曼濾波的基本思想……67
4.1.2 離散型卡爾曼濾波基本方程……68
4.1.3 卡爾曼濾波器運行機制……70
4.1.4 連續隨機系統的離散化……73
4.2 目標機動模型……76
4.2.1 常速度模型……76
4.2.2 常加速度模型……77
4.2.3 相關噪聲模型……78
4.3 常增益目標跟蹤濾波器……80
4.3.1 α-β-γ濾波器……80
4.3.2 α-β濾波器……82
4.4 本章小結……83
第5章 導引頭視線平台空域穩定技術……84
5.1 導引頭概述……84
5.2 空域穩定原理……86
5.2.1 直接視線穩定……86
5.2.2 間接視線穩定……87
5.3 空域穩定方式……87
5.3.1 動力陀螺穩定……88
5.3.2 積分陀螺穩定……89
5.3.3 速率陀螺穩定……89
5.3.4 捷聯穩定……91
5.4 速率陀螺穩定平台性能分析……91
5.4.1 穩定平台構成與原理……91
5.4.2 穩定迴路控制系統分析……93
5.4.3 穩定平台性能評估……96
5.4.4 穩定平台系統設計原則……97
5.5 捷聯穩定平台……100
5.5.1 捷聯穩定平台概念……100
5.5.2 捷聯穩定需要解決的問題……101
5.6 本章小結……102
第6章 捷聯式天線平台系統動力學模型……103
6.1 平台系統結構與坐標系定義及變換……103
6.1.1 系統結構配置……103
6.1.2 坐標系定義與坐標變換……103
6.2 平台框架運動學關係……105
6.2.1 框架角速度……105
6.2.2 框架角加速度……106
6.3 平台框架動力學建模及其特性分析……108
6.3.1 內框動力學模型……108
6.3.2 外框動力學模型……109
6.3.3 動力學模型仿真分析……110
6.4 天線平台控制對象數學模型……112
6.5 本章小結……115
第7章 捷聯式天線平台的穩定性能研究及其數字控制技術……116
7.1 捷聯穩定原理……116
7.2 捷聯式天線平台的穩定控制方案及穩定性能研究……118
7.2.1 天線平台的捷聯穩定方案……118
7.2.2 捷聯穩定性能仿真分析……120
7.3 捷聯式天線平台的2種穩定實現方法……121
7.3.1 角速度補償方法……122
7.3.2 角位置補償方法……123
7.3.3 仿真結果與分析……126
7.4 捷聯式天線平台數字穩定技術及仿真……132
7.4.1 天線捷聯穩定的離散遞推算法……132
7.4.2 數字仿真結果……134
7.5 本章小結……136
第8章 捷聯式天線平台魯棒兩自由度H∞控制器設計……138
8.1 具有擾動補償的魯棒兩自由度H∞控制器的提出……138
8.1.1 魯棒兩自由度H∞控制器結構……138
8.1.2 魯棒兩自由度H∞控制器性能……139
8.2 模型的不確定性分解及標準H∞控制問題的形成……140
8.2.1 模型的不確定性分解……140
8.2.2 化為標準H∞控制問題……141
8.2.3 廣義受控對象的狀態空間實現……144
8.3 捷聯式天線穩定平台系統不確定性模型的建立……145
8.3.1 控制對象數學模型的不確定性分析……145
8.3.2 系統參數描述及穩定性判定……147
8.4 捷聯式天線穩定平台具有擾動補償的魯棒兩自由度H∞控制器設計……148
8.4.1 期望性能要求……148
8.4.2 權函式的選取……148
8.4.3 設計及仿真結果……149
8.5 本章小結……154
第9章 捷聯式天線平台的角跟蹤系統設計……155
9.1 角跟蹤系統總體設計思想……155
9.2 角跟蹤系統數學建模……156
9.3 機動目標跟蹤及視線角速率的估計……159
9.3.1 單通道濾波模型……159
9.3.2 仿真結果與分析……160
9.4 雙通道耦合目標跟蹤濾波器設計……162
9.4.1 兩通道耦合濾波模型建立……162
9.4.2 濾波參數的確定……164
9.5 目標跟蹤濾波與捷聯穩定控制系統閉環仿真……165
9.6 本章小結……169
第10章 MATLAB控制系統設計工具介紹……170
10.1 基於SIMULINK模型的圖形用戶接口工具……170
10.2 MATLAB工具箱……174
10.2.1 控制系統工具箱……174
10.2.2 魯棒控制工具箱……178
10.3 基於MATLAB/dSPACE的半實物仿真工具……180
10.3.1 MATLAB/dSPACE半實物仿真思想……180
10.3.2 MATLAB/dSPACE集成仿真系統……182
10.3.3 利用dSPACE進行控制系統的開發……184
10.4 本章小結……186
第11章 捷聯式穩定平台MATLAB數學建模與仿真……187
11.1 SIMULINK建模……187
11.1.1 穩定平台框架動力學SIMULINK建模……187
11.1.2 穩定平台控制系統匹配濾波模型……189
11.2 M 語言建模仿真……190
11.2.1 魯棒控制器設計仿真……190
11.2.2 跟蹤濾波器設計仿真……202
11.3 SIMULINK與M 語言混合建模仿真……209
11.3.1 速度與位置捷聯穩定性能比較仿真……209
11.3.2 捷聯穩定與跟蹤濾波聯合仿真……215
11.3.3 捷聯穩定跟蹤與制導控制一體化仿真……218
11.4 本章小結……223
第12章 捷聯導引頭技術研究進展及展望……224
12.1 概述……224
12.2 捷聯穩定技術的套用……225
12.2.1 捷聯穩定算法的實現……226
12.2.2 速率陀螺安裝位置對捷聯穩定算法的影響……230
12.3 全捷聯式導引頭制導技術……231
12.3.1 坐標系定義與坐標變換……232
12.3.2 捷聯式干涉儀導引頭系統組成……233
12.3.3 相位干涉儀導引頭捷聯解耦技術……234
12.3.4 天線罩引起的干涉儀測相誤差及補償措施……237
12.3.5 捷聯解耦性能的誤差分析……239
12.4 捷聯式導引頭在多模複合制導中的套用……240
12.4.1 多模複合尋的制導技術……240
12.4.2 捷聯式導引頭在雙模複合尋的制導中的套用……242
12.5 導引頭技術發展趨勢……244
12.5.1 軟體雷達導引頭技術……244
12.5.2 智慧型導引頭技術……245
12.6 本章小結……247
參考文獻……249
1.1 工程套用背景與意義……1
1.2 國內外研究動態及發展趨勢……2
1.2.1 捷聯式導引頭與制導控制一體化技術研究狀況……2
1.2.2 視線穩定平台及其控制技術研究狀況……4
1.2.3 目標跟蹤與視線角速率提取技術研究狀況……7
1.2.4 國內外研究現狀及發展趨勢……8
1.3 本書的主要內容和特色……9
第2章 轉動剛體運動學與動力學理論……11
2.1 剛體運動學……11
2.1.1 點的位置向量及其表示方法……12
2.1.2 方向餘弦矩陣及其正交性……15
2.1.3 剛體的歐拉(Euler)角……18
2.1.4 哥氏(Coriolis)定理……20
2.2 四元數與剛體定位……22
2.2.1 四元數基本理論……23
2.2.2 四元數描述剛體定點轉動……24
2.2.3 四元數微分方程及其數值求解……25
2.2.4 四元數與方向餘弦、歐拉角的關係……29
2.3 剛體動力學……30
2.3.1 轉動慣量……30
2.3.2 剛體動量矩與動量矩定理……32
2.3.3 歐拉動力學方程……33
2.4 本章小結……34
第3章 魯棒控制理論……35
3.1 魯棒控制數學基礎……35
3.1.1 空間概念……35
3.1.2 矩陣的奇異值……36
3.1.3 向量和矩陣的範數……37
3.1.4 信號和系統的範數……38
3.1.5 H∞範數與Riccati方程……41
3.1.6 靈敏度函式和補靈敏度函式……42
3.1.7 控制系統的穩定性……44
3.1.8 李雅普諾夫方程……47
3.1.9 線性分式變換……48
3.2 魯棒控制基本思想……51
3.3 不確定性的描述……52
3.3.1 非結構不確定性……52
3.3.2 結構不確定性……55
3.4 H∞控制理論……55
3.4.1 H∞標準控制問題……56
3.4.2 H∞標準控制包含的控制問題……57
3.4.3 不確定系統的魯棒穩定性與魯棒性能……63
3.5 本章小結……66
第4章 目標跟蹤與濾波理論……67
4.1 卡爾曼濾波理論……67
4.1.1 卡爾曼濾波的基本思想……67
4.1.2 離散型卡爾曼濾波基本方程……68
4.1.3 卡爾曼濾波器運行機制……70
4.1.4 連續隨機系統的離散化……73
4.2 目標機動模型……76
4.2.1 常速度模型……76
4.2.2 常加速度模型……77
4.2.3 相關噪聲模型……78
4.3 常增益目標跟蹤濾波器……80
4.3.1 α-β-γ濾波器……80
4.3.2 α-β濾波器……82
4.4 本章小結……83
第5章 導引頭視線平台空域穩定技術……84
5.1 導引頭概述……84
5.2 空域穩定原理……86
5.2.1 直接視線穩定……86
5.2.2 間接視線穩定……87
5.3 空域穩定方式……87
5.3.1 動力陀螺穩定……88
5.3.2 積分陀螺穩定……89
5.3.3 速率陀螺穩定……89
5.3.4 捷聯穩定……91
5.4 速率陀螺穩定平台性能分析……91
5.4.1 穩定平台構成與原理……91
5.4.2 穩定迴路控制系統分析……93
5.4.3 穩定平台性能評估……96
5.4.4 穩定平台系統設計原則……97
5.5 捷聯穩定平台……100
5.5.1 捷聯穩定平台概念……100
5.5.2 捷聯穩定需要解決的問題……101
5.6 本章小結……102
第6章 捷聯式天線平台系統動力學模型……103
6.1 平台系統結構與坐標系定義及變換……103
6.1.1 系統結構配置……103
6.1.2 坐標系定義與坐標變換……103
6.2 平台框架運動學關係……105
6.2.1 框架角速度……105
6.2.2 框架角加速度……106
6.3 平台框架動力學建模及其特性分析……108
6.3.1 內框動力學模型……108
6.3.2 外框動力學模型……109
6.3.3 動力學模型仿真分析……110
6.4 天線平台控制對象數學模型……112
6.5 本章小結……115
第7章 捷聯式天線平台的穩定性能研究及其數字控制技術……116
7.1 捷聯穩定原理……116
7.2 捷聯式天線平台的穩定控制方案及穩定性能研究……118
7.2.1 天線平台的捷聯穩定方案……118
7.2.2 捷聯穩定性能仿真分析……120
7.3 捷聯式天線平台的2種穩定實現方法……121
7.3.1 角速度補償方法……122
7.3.2 角位置補償方法……123
7.3.3 仿真結果與分析……126
7.4 捷聯式天線平台數字穩定技術及仿真……132
7.4.1 天線捷聯穩定的離散遞推算法……132
7.4.2 數字仿真結果……134
7.5 本章小結……136
第8章 捷聯式天線平台魯棒兩自由度H∞控制器設計……138
8.1 具有擾動補償的魯棒兩自由度H∞控制器的提出……138
8.1.1 魯棒兩自由度H∞控制器結構……138
8.1.2 魯棒兩自由度H∞控制器性能……139
8.2 模型的不確定性分解及標準H∞控制問題的形成……140
8.2.1 模型的不確定性分解……140
8.2.2 化為標準H∞控制問題……141
8.2.3 廣義受控對象的狀態空間實現……144
8.3 捷聯式天線穩定平台系統不確定性模型的建立……145
8.3.1 控制對象數學模型的不確定性分析……145
8.3.2 系統參數描述及穩定性判定……147
8.4 捷聯式天線穩定平台具有擾動補償的魯棒兩自由度H∞控制器設計……148
8.4.1 期望性能要求……148
8.4.2 權函式的選取……148
8.4.3 設計及仿真結果……149
8.5 本章小結……154
第9章 捷聯式天線平台的角跟蹤系統設計……155
9.1 角跟蹤系統總體設計思想……155
9.2 角跟蹤系統數學建模……156
9.3 機動目標跟蹤及視線角速率的估計……159
9.3.1 單通道濾波模型……159
9.3.2 仿真結果與分析……160
9.4 雙通道耦合目標跟蹤濾波器設計……162
9.4.1 兩通道耦合濾波模型建立……162
9.4.2 濾波參數的確定……164
9.5 目標跟蹤濾波與捷聯穩定控制系統閉環仿真……165
9.6 本章小結……169
第10章 MATLAB控制系統設計工具介紹……170
10.1 基於SIMULINK模型的圖形用戶接口工具……170
10.2 MATLAB工具箱……174
10.2.1 控制系統工具箱……174
10.2.2 魯棒控制工具箱……178
10.3 基於MATLAB/dSPACE的半實物仿真工具……180
10.3.1 MATLAB/dSPACE半實物仿真思想……180
10.3.2 MATLAB/dSPACE集成仿真系統……182
10.3.3 利用dSPACE進行控制系統的開發……184
10.4 本章小結……186
第11章 捷聯式穩定平台MATLAB數學建模與仿真……187
11.1 SIMULINK建模……187
11.1.1 穩定平台框架動力學SIMULINK建模……187
11.1.2 穩定平台控制系統匹配濾波模型……189
11.2 M 語言建模仿真……190
11.2.1 魯棒控制器設計仿真……190
11.2.2 跟蹤濾波器設計仿真……202
11.3 SIMULINK與M 語言混合建模仿真……209
11.3.1 速度與位置捷聯穩定性能比較仿真……209
11.3.2 捷聯穩定與跟蹤濾波聯合仿真……215
11.3.3 捷聯穩定跟蹤與制導控制一體化仿真……218
11.4 本章小結……223
第12章 捷聯導引頭技術研究進展及展望……224
12.1 概述……224
12.2 捷聯穩定技術的套用……225
12.2.1 捷聯穩定算法的實現……226
12.2.2 速率陀螺安裝位置對捷聯穩定算法的影響……230
12.3 全捷聯式導引頭制導技術……231
12.3.1 坐標系定義與坐標變換……232
12.3.2 捷聯式干涉儀導引頭系統組成……233
12.3.3 相位干涉儀導引頭捷聯解耦技術……234
12.3.4 天線罩引起的干涉儀測相誤差及補償措施……237
12.3.5 捷聯解耦性能的誤差分析……239
12.4 捷聯式導引頭在多模複合制導中的套用……240
12.4.1 多模複合尋的制導技術……240
12.4.2 捷聯式導引頭在雙模複合尋的制導中的套用……242
12.5 導引頭技術發展趨勢……244
12.5.1 軟體雷達導引頭技術……244
12.5.2 智慧型導引頭技術……245
12.6 本章小結……247
參考文獻……249
