航天飛行器設計實驗教程

《航天飛行器設計實驗教程》是2023年北京航空航天大學出版社出版的圖書。

基本介紹

• 中文名：航天飛行器設計實驗教程
• 出版時間：2023年12月1日
• 出版社：北京航空航天大學出版社
• ISBN：9787512442382

內容簡介

本書介紹了航天飛行器設計專業涉及的典型實驗，包括實驗原理、實驗方法、實驗步驟、典型算例等，具體內容涉及制導迴路半實物仿真、實時作業系統、常用半實物仿真系統解決方案、xPC/sIrt的基本套用、虛擬儀器、系統辨識、PID控制、彈箭質量質心和轉動慣量的測量方法、彈體彈性模態測量、電動舵機的原理和測試方法、電視制導原理與半實物交戰仿真、目標識別基礎算法、卡爾曼濾波、彈道最佳化等。

本書主要作為高等院校飛行器設計和相關專業的綜合實驗教程，也可供從事太空飛行器研製、套用工作的科技人員參考。

圖書目錄

第1章 制導迴路半實物仿真

1.1 半實物仿真基礎知識

1.1.1 仿真技術

1.1.2 實時作業系統

1.1.3 常用HIL方案

1.1.4 xPC(slrt)的初級套用

1.2 虛擬儀器基礎知識

1.2.1 虛擬儀器的發展

1.2.2 虛擬儀器的概念

1.2.3 虛擬儀器的構成

1.2.4 虛擬儀器的特點

1.2.5 虛擬儀器的開發平台

1.3 系統辨識基礎知識

1.3.1 建模方法

1.3.2 系統辨識的定義和分類

1.3.3 系統辨識的步驟

1.3.4 系統辨識算例

1.4 PID控制基礎知識

1.4.1 PID控制綜述

1.4.2 PID控制器的特點

1.4.3 PID控制器的參數整定

1.5 HIL仿真實驗

1.5.1 基於Simulink Real-Time的實時仿真

1.5.2 基於Simulink Real-Time的虛擬儀器設計

1.5.3 飛彈控制系統開環模型性能測試

1.5.4 導引頭動力學模型參數辨識

1.5.5 PID控制器設計與檢驗

1.5.6 飛彈半實物交戰仿真實驗

第2章 彈箭質量特性

2.1 彈箭質量特性測量方法綜述

2.1.1 質量/質心測量方法

2.1.2 轉動慣量測量方法

2.2 彈箭質量特性測量實驗

2.2.1 質量/質心測量實驗

2.2.2 轉動慣量測量實驗

第3章 彈箭振動特性

3.1 飛彈彈體彈性問題

3.2 彈體彈性對飛彈飛行的影響

3.3 彈性彈體的動力學模型

3.4 克服彈性對穩定性影響的策略

3.5 彈箭振動特性測量實驗

3.5.1 自由振動法測量單自由度系統的參數

3.5.2 穩態激擾法測量簡支梁結構的幅頻回響曲線

3.5.3 用正弦掃頻法測量簡支梁結構的頻率回響

3.5.4 衝擊激勵法測量簡支梁模態參數

第4章 舵機特性

4.1 舵機概述

4.1.1 舵機的意義

4.1.2 舵機的分類

4.1.3 舵機系統設計一般要求

4.2 電動舵機

4.2.1 電動舵機的原理

4.2.2 電動舵機的發展現狀

4.2.3 舵機系統的測試

4.3 舵機負載模擬器

4.3.1 舵機負載模擬器的意義

4.3.2 舵機負載模擬器的功能

4.3.3 舵機負載模擬器的分類

4.3.4 電動舵機負載模擬器的詳細介紹

4.3.5 電動舵機負載模擬器控制策略

4.4 電動舵機系統測試實驗

4.4.1 CRC校驗實驗

4.4.2 電動舵機測試實驗

第5章 電視制導

5.1 電視制導原理

5.1.1 電視制導的分類及特點

5.1.2 電視制導的方式及基本原理

5.2 圖像處理算法

5.2.1 數字圖像處理的概念

5.2.2 數字圖像基礎

5.2.3 空間域圖像增強

5.2.4 圖像識別與目標檢測

5.3 電視目標檢測跟蹤實驗

5.3.1 開發數字圖像處理環境

5.3.2 數字圖像處理算法設計

5.3.3 目標跟蹤算法實現

第6章 卡爾曼濾波

6.1 最優估計以及濾波理論的發展和套用

6.2 卡爾曼濾波器

6.2.1 狀態空間法簡介

6.2.2 卡爾曼濾波啟發性例子

6.2.3 卡爾曼濾波方程

6.2.4 仿真實例

6.3 卡爾曼濾波實驗

6.3.1 姿態估計實驗

6.3.2 目標運動信息估計實驗

第7章 彈道最佳化

7.1 彈道最佳化問題描述

7.2 最優彈道求解方法

7.2.1 最佳化算法

7.2.2 單純形最佳化算法

7.2.3 遺傳算法(GA)

7.2.4 序列二次規划算法(SQP)

7.2.5 彈道最佳化在MATLAB環境下的實現

7.3 彈道最佳化算例

7.3.1 Rosenbrock香蕉函式最小值求解

7.3.2 具有額外參數的函式最小值求解

7.3.3 彈道最佳化設計算例

7.4 彈道最佳化設計實驗

附錄

附錄A Simulink Real-Time操作指南

A.1 引言

A.2 Simulink模型

A.3 Simulink Real-Time

A.4 選單欄及工具列圖示的意義

附錄B Simulink Real-Time下的虛擬儀器設計

B.1 Simulink Real-Time虛擬儀表簡介

B.2 虛擬儀表面板的創建

B.3 虛擬儀表的選擇與裝訂

B.4 展示儀表與調參儀表

B.5 儀表的布局

B.6 圖表屬性設定

附錄C 導引動力學仿真教學實驗平台的使用方法

C.1 導引動力學仿真教學實驗平台的結構與工作原理

C.2 《目標跟蹤實驗轉台控制箱》使用指南

C.3 Simulink Real-Time與硬體的接口定義

附錄D 電視制導硬體在迴路仿真流程

D.1 電視制導原理

D.2 交戰仿真的數學模型

D.3 硬體在迴路仿真模型搭建

附錄E YE6251軟體操作說明書

E.1 登錄輸入

E.2 實驗項目選擇

E.3 通道參數設定

E.4 系統參數設定

E.5 觀察視圖設定

E.6 數據採集

E.7 模態分析和振型動畫顯示(模態實驗時使用)

附錄F 振動力學實驗原理

F.1 自由振動法測量系統參數

F.2 簡支梁振動模態

F.3 頻響函式說明

附錄G HT-S-4310通信協定

參考文獻