變質心飛行器動力學與集群控制

《變質心飛行器動力學與集群控制》是2023年浙江大學出版社出版的圖書。

基本介紹

• 中文名：變質心飛行器動力學與集群控制
• 出版時間：2023年9月1日
• 出版社：浙江大學出版社
• ISBN：9787308241519

內容簡介

本書從動力學與控制角度出發，結合作者多年來在飛行器制導與控制領域的研究經驗，對變質心控制技術在不同飛行器上的套用進行了較為全面的總結與歸納。其內容主要涉及變質心飛行器的構型設計、動力學建模與分析、控制機理分析、制導與控制律設計等，旨在使讀者對這種新穎飛行器的控制特點、原理方法和發展方向等形成較為全面的認識。同時，本書借鑑了近幾年控制理論的一些最新成果，並將其套用於變質心飛行器的協同制導控制算法設計中，其中包括基於仿生學的再入制導律、基於角度剛性理論的協同控制、基於博弈理論的系統控制等。

全書共5章。第1章為緒論，系統地概述了變質心控制技術的概念及套用，介紹了國內外關於變質心飛行器動力學與控制的發展現狀和趨勢；第2章介紹了不同變質心飛行器的構型配置及其對應的控制方式，基於牛頓力學建立了不同構型的動力學模型；第3章闡述了不同類型變質心飛行器的控制機理，並利用線性系統理論和非線性力學分析了變質心飛行器的動力學行為；第4章介紹了變質心飛行器的姿態控制方法，包括姿態／滑塊的耦合控制、多通道耦合控制和姿態協同控制；第5章介紹了變質心飛行器制導及協同編隊控制方法，包括高超聲速變質心飛行器再入制導律、變質心太空飛行器協同編隊控制等。

圖書目錄

第1章 緒論

1.1 變質心控制技術

1.1.1 變質心控制在空間飛行器中的套用

1.1.2 變質心控制在高超聲速飛行器中的套用

1.1.3 變質心控制在無人機中的套用

1.2 變質心飛行器滑塊布局

1.3 變質心飛行器的動力學分析

1.4 變質心飛行器控制方法

1.5 變質心控制技術的問題

第2章 變質心飛行器系統描述

2.1 俯控式變質心飛行器系統描述

2.1.1 俯控式變質心飛行器構型及參數

2.1.2 坐標系統描述

2.1.3 數學符號定義和說明

2.2 俯控式單滑塊變質心飛行器動力學模型

2.2.1 作用在飛行器上的力和力矩

2.2.2 動力學方程

2.2.3 運動學方程

2.2.4 不同構型比較

2.3 滾控式單滑塊變質心飛行器系統描述

2.4 滾控式單滑塊變質心飛行器動力學模型

2.4.1 系統質心動力學方程

2.4.2 滑塊動力學方程

2.5 三軸穩定變質心太空飛行器系統描述

2.5.1 變質心太空飛行器構型及參數

2.5.2 坐標系統描述

2.5.3 相關符號說明

2.6 變質心太空飛行器姿態動力學模型

2.6.1 作用在太空飛行器上的力與力矩

2.6.2 變質心太空飛行器姿態模型

第3章 變質心飛行器控制機理與動力學分析

3.1 俯控式變質心飛行器控制機理分析

3.1.1 穩定性分析

3.1.2 控制性能分析

3.1.3 動態特性分析

3.2 滾控式變質心飛行器控制機理分析

3.2.1 俯仰和偏航運動分析

3.2.2 滾轉運動分析

3.2.3 控制力矩分析

3.3 變質心太空飛行器控制機理分析

3.3.1 線性化定量分析

3.3.2 大角度機動定量分析

3.4 非線性振動分析

3.4.1 非線性系統共振分析方法

3.4.2 共振條件分析

3.4.3 內共振情況下的定常解

3.4.4 數值仿真

3.5 俯仰姿態平衡狀態及系統穩定性

3.5.1 分岔理論

3.5.2 平衡點求解

3.5.3 基於李雅普諾夫間接法的穩定性判定

3.6 平衡分岔分析

3.6.1 單參數平衡分支分岔分析

3.6.2 雙參數平衡分支分岔分析

3.6.3 氣動及質量參數擾動下的分岔特性

3.7 閉環系統分岔特性分析

3.7.1 以質量比為分岔參數

3.7.2 以指令攻角為分岔參數

3.7.3 極限環分支分岔分析

第4章 變質心飛行器姿態／滑塊耦合控制及協同控制方法

4.1 滑塊參數設計及控制問題描述

4.1.1 滑塊參數設計

4.1.2 控制模型及耦合分析

4.1.3 浸入與不變流形理論

4.2 俯仰通道雙迴路控制器設計

4.2.1 雙迴路控制思路

4.2.2 姿態跟蹤控制迴路設計

4.2.3 滑塊位置伺服迴路控制器設計

4.2.4 自適應參數估計

4.2.5 數值仿真

4.3 俯仰通道姿態／伺服一體化自適應控制

4.3.1 一體化控制模型

4.3.2 一體化控制器設計

4.3.3 自適應參數估計

4.3.4 數值仿真

4.4 變質心飛行器多通道耦合控制

4.4.1 多通道控制模型

4.4.2 多通道耦合控制器設計

4.4.3 自適應參數估計

4.4.4 數值仿真

4.5 變質心太空飛行器姿態控制

4.5.1 基於李雅普諾夫函式的控制器設計

4.5.2 數值仿真

4.6 變質心太空飛行器姿態協同控制

4.6.1 協同姿態模型

4.6.2 姿態協同控制律設計

4.6.3 數值仿真

第5章 變質心飛行器制導及協同編隊控制方法

5.1 基於運動偽裝理論的末制導律設計

5.1.1 雙二階相對運動模型

5.1.2 運動偽裝理論

5.1.3 末制導律設計

5.1.4 數值仿真

5.1.5 制導控制性能分析

5.2 基於氣動阻力的變質心太空飛行器串聯編隊控制

5.2.1 編隊構型控制分析

5.2.2 差分氣動阻力作用下的系統可控性分析

5.2.3 串聯編隊控制器設計

5.2.4 數值仿真

5.3 基於角度信息的太空飛行器編隊控制

5.3.1 基於角度信息的編隊問題描述

5.3.2 三角構型編隊控制

5.3.3 正方形構型編隊控制

5.3.4 數值仿真

5.4 基於博弈理論的分散式魯棒編隊控制

5.4.1 編隊控制問題描述

5.4.2 基於開環納什博弈的抗擾編隊控制

5.4.3 數值仿真

參考文獻

索引