制导与控制系统

目录 第1章制导与控制系统概述1 1.1制导与控制系统的发展概况1 1.2制导与控制系统典型应用实例3 1.2.1反坦克导弹制导与控制系统3 1.2.2人造卫星制导与控制系统5 1.2.3“神舟号”载人飞船制导与控制系统7 1.2.4“好奇号”火星探测器EDL制导与控制系统11 1.2.5无人直升机制导与控制系统12 1.2.6舰载机自动着舰制导与控制系统14 1.2.7战斗机攻击占位制导与控制系统16 思考题18 第2章制导与控制系统基本概念19 2.1导弹的基本概念19 2.2导弹所受的主要作用力21 2.3制导与控制系统的一般组成22 2.4制导系统的分类23 2.4.1非自主制导系统23 2.4.2自主制导系统27 2.4.3复合制导系统28 2.5导弹控制方式28 2.5.1单通道控制方式29 2.5.2双通道控制方式29 2.5.3三通道控制方式30 2.6对制导系统的基本要求30 2.7对控制系统的基本要求34 思考题36 第3章导弹运动建模与分析37 3.1弹体运动特性描述37 3.2弹体运动特性简化的研究方法38 3.3常用坐标系及其坐标转换39 3.3.1坐标系定义40 3.3.2特征角定义41 3.3.3坐标旋转变换42 3.4数学模型48 3.4.1飞行力学基础48 3.4.2运动学方程51 3.4.3动力学方程53 3.4.4发动机推力模型58 3.5弹体运动模型简化59 3.5.1微分方程组线性化的方法59 3.5.2空气动力和力矩表达式的线性化60 3.5.3小扰动假设下的线性化62 3.5.4理想滚转稳定下的通道分离66 3.5.5导弹弹体运动的传递函数67 思考题71 第4章制导规律72 4.1制导原理72 4.2遥控制导规律73 4.2.1导弹、制导站与目标之间的关系73 4.2.2三点法74 4.2.3前置角法75 4.3自寻的制导规律76 4.3.1弹目关系描述76 4.3.2自寻的制导规律的分类及特点78 4.3.3追踪法79 4.3.4平行接近法86 4.3.5比例导引法88 4.4先进制导规律89 4.4.1*优制导规律89 4.4.2模糊制导律93 思考题97 第5章测量装置98 5.1测量装置的特性98 5.1.1测量装置的静态特性98 5.1.2测量装置的动态特性101 5.2陀螺仪103 5.2.1陀螺仪的基本特征104 5.2.2三自由度陀螺仪在导弹上的应用106 5.2.3二自由度陀螺仪及其在导弹上的应用108 5.3导引头112 5.3.1导引头分类112 5.3.2对导引头的基本要求115 5.3.3红外导引头116 5.3.4激光导引头142 5.3.5电视导引头145 5.3.6雷达导引头148 5.4测角仪150 5.4.1红外测角仪150 5.4.2雷达测角仪152 5.5加速度计154 5.5.1重锤式加速度计154 5.5.2液浮摆式加速度计157 5.5.3挠性加速度计158 5.5.4摆式积分陀螺加速度计159 思考题160 第6章控制系统162 6.1控制系统概述162 6.1.1导弹运动特性简要描述与分析162 6.1.2控制系统的需求及其功能163 6.1.3导弹控制系统的基本组成、分类与特点164 6.2滚转稳定回路167 6.2.1滚转角稳定回路167 6.2.2滚转角速度稳定回路173 6.3侧向控制回路174 6.3.1由速率陀螺仪和加速度计构成的侧向控制回路174 6.3.2由两个加速度计构成的侧向控制回路182 6.4垂直发射段的控制回路183 6.5高度控制回路185 思考题186 第7章执行机构187 7.1对舵机的要求187 7.2舵机的分类与典型舵机188 7.2.1舵机的分类188 7.2.2电动式舵机189 7.2.3气压式舵机190 7.2.4液压式舵机195 7.3舵回路197 7.4两种典型的舵机控制系统199 7.4.1电动式舵机的建模与控制199 7.4.2气压式舵机的建模与控制201 7.5推力矢量203 思考题208 第8章典型的制导系统209 8.1光学制导系统209 8.1.1光学跟踪有线指令制导系统209 8.1.2光纤制导系统210 8.2红外制导系统211 8.2.1红外点源自寻的制导系统212 8.2.2红外成像自寻的制导系统215 8.3激光制导系统217 8.3.1激光波束制导系统组成217 8.3.2激光波束制导原理219 8.3.3激光自寻的制导系统223 8.4电视制导系统224 8.4.1电视指令制导系统224 8.4.2电视自寻的制导系统225 8.5雷达制导系统226 8.5.1雷达指令制导系统227 8.5.2雷达波束制导系统229 8.5.3雷达自寻的制导系统230 8.6视觉制导系统233 8.7景象匹配制导系统235 思考题237 参考文献238 附录241 附录AMATLAB简介241 A.1软件介绍241 A.2应用基础242 A.3SIMULINK248 附录B仿真案例249 B.1轴对称导弹六自由度制导与控制系统高精度仿真实验249 B.2导弹自寻的制导方法的MATLAB实现253