飛機(jī)、宇宙飛船和火箭的先進(jìn)控制

第1章 引言
1.1 標(biāo)記法和基本定義
1.2 控制系統(tǒng)
1.2.1 線性跟蹤系統(tǒng)
1.2.2 線性時(shí)不變跟蹤系統(tǒng)
1.3 飛行器的制導(dǎo)與控制
1.4 特殊跟蹤律
1.4.1 比例導(dǎo)引律
1.4.2 向量乘積控制
1.4.3 比例積分微分控制
1.5 數(shù)字跟蹤系統(tǒng)
1.6 小結(jié)
習(xí)題
參考文獻(xiàn)

第2章 最優(yōu)控制技術(shù)
2.1 引言
2.2 多變量最優(yōu)化
2.3 有約束條件下的最小化
2.3.1 等式約束
2.3.2 不等式約束
2.4 動態(tài)系統(tǒng)的最優(yōu)控制
2.4.1 最優(yōu)性條件
2.5 Hamilton函數(shù)和最小值原理
2.5.1 Hamilton-Jacobi-Bellman方程
2.5.2 具有二次性能指標(biāo)的線性時(shí)變系統(tǒng)
2.6 具有終點(diǎn)狀態(tài)等式約束的最優(yōu)控制
2.6.1 Euler-Lgrange方程
2.6.2 特殊情況
2.7 兩點(diǎn)邊界值問題的數(shù)值解法
2.7.1 打靶法
2.7.2 配置法
2.8 具有內(nèi)部時(shí)間約束的最優(yōu)終端控制
2.8.1 最優(yōu)奇異控制
2.9 跟蹤控制
2.9.1 鄰近極值法和線性二次控制法
2.10 隨機(jī)過程
2.10.1 穩(wěn)態(tài)隨機(jī)過程
2.10.2 隨機(jī)噪聲濾波
2.11 Kalman濾波器
2.12 魯棒線性時(shí)不變控制
2.12.1 LQG／LTR方法
2.12.2 H2／H設(shè)計(jì)方法
2.13 小結(jié)
習(xí)題
參考文獻(xiàn)

第3章 飛機(jī)最優(yōu)導(dǎo)航與控制方法
3.1 導(dǎo)航對象
3.1.1 風(fēng)速和風(fēng)向
3.1.2 導(dǎo)航子系統(tǒng)
3.2 飛機(jī)最優(yōu)導(dǎo)航
3.2.1 最優(yōu)導(dǎo)航公式
3.2.2 邊界值問題的極值解：長距離飛行例子
3.2.3 大圓航行
3.3 飛機(jī)姿態(tài)動力學(xué)
3.3.1 平移和轉(zhuǎn)動的動力學(xué)
3.3.2 相對于速度向量的姿態(tài)
3.4 氣動力與力矩
3.5 縱向動力學(xué)
3.5.1 縱向動力學(xué)對象
3.6 最優(yōu)多變量縱向控制
3.7 多輸入最優(yōu)縱向控制
3.8 最優(yōu)空速控制
3.8.1 LQR／LTR設(shè)計(jì)實(shí)例
3.8.2 H設(shè)計(jì)實(shí)例
3.8.3 高度和馬赫數(shù)控制
3.9 側(cè)航向控制系統(tǒng)
3.9.1 側(cè)航向控制對象
3.9.2 最優(yōu)滾轉(zhuǎn)控制
3.9.3 多變量側(cè)航向控制：航向保持自動駕駛儀
3.10 慣性耦合飛機(jī)旋轉(zhuǎn)的最優(yōu)控制
3.11 小結(jié)
習(xí)題
參考文獻(xiàn)

第4章 火箭最優(yōu)制導(dǎo)
4.1 引言
4.2 攔截器的最優(yōu)終端制導(dǎo)
4.3 攔截器的非平面最優(yōu)跟蹤系統(tǒng)：3DPN
4.4 垂直平面內(nèi)飛行
4.5 最優(yōu)終端制導(dǎo)
4.6 火箭垂直發(fā)射
4.7 運(yùn)載火箭的重力轉(zhuǎn)彎軌跡
4.7.1 發(fā)射至圓形軌道：調(diào)節(jié)加速度
4.7.2 發(fā)射至圓形軌道：常值加速度
4.8 彈道導(dǎo)彈的發(fā)射
4.8.1 前向加速度可調(diào)的重力轉(zhuǎn)彎火箭
4.8.2 前向和法向加速度可調(diào)
4.9 平面跟蹤制導(dǎo)系統(tǒng)
4.9.1 穩(wěn)定性、可控性和可觀性
4.9.2 跟蹤重力轉(zhuǎn)彎軌跡的標(biāo)稱對象
4.10 魯棒自適應(yīng)制導(dǎo)
4.11 狀態(tài)反饋制導(dǎo)
4.11.1 法向加速度制導(dǎo)
4.12 基于觀測器的運(yùn)載火箭重力轉(zhuǎn)彎制導(dǎo)
4.12.1 基于高度觀測器的法向加速度輸入控制
4.12.2 基于雙輸出觀測器的法向加速度輸入控制
4.13 質(zhì)量與大氣阻力建模
4.14 小結(jié)
習(xí)題
參考文獻(xiàn)

第5章 火箭姿態(tài)控制
5.1 概述
5.2 姿態(tài)控制對象
5.3 閉環(huán)姿態(tài)控制
5.4 滾轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)
5.5 火箭俯仰控制
5.5.1 俯仰程序
5.5.2 俯仰制導(dǎo)和控制系統(tǒng)
5.5.3 自適應(yīng)俯仰控制系統(tǒng)
5.6 火箭偏航控制
5.7 小結(jié)
習(xí)題
參考文獻(xiàn)

第6章 宇宙飛船制導(dǎo)系統(tǒng)
6.1 引言
6.2 軌道力學(xué)
6.2.1 軌道方程
6.2.2 近焦點(diǎn)坐標(biāo)系和天體坐標(biāo)系
6.2.3 時(shí)間方程
6.2.4 Lagrange系數(shù)
6.3 宇宙飛船終端制導(dǎo)
6.3.1 最小能量軌道轉(zhuǎn)移
6.3.2 Lambert定理
6.3.3 Lambert問題
6.3.4 火箭的Lambert制導(dǎo)
6.3.5 再入飛行器的最優(yōu)終端制導(dǎo)
6.4 一般軌道對象的跟蹤制導(dǎo)
6.5 平面軌道調(diào)節(jié)
6.6 最優(yōu)非平面軌道調(diào)節(jié)
6.7 小結(jié)
習(xí)題
參考文獻(xiàn)

第7章 宇宙飛船最優(yōu)姿態(tài)控制
7.1 引言
7.2 宇宙飛船的姿態(tài)終端控制
7.2.1 宇宙飛船的最優(yōu)單軸滾動
7.3 宇宙飛船多軸旋轉(zhuǎn)機(jī)動
7.4 宇宙飛船控制力矩
7.4.1 火箭推進(jìn)器
7.4.2 反作用輪、動量輪和控制力矩陀螺
7.4.3 磁場力矩
7.5 衛(wèi)星動力學(xué)對象的跟蹤控制
7.6 環(huán)境力矩
7.6.1 重力梯度力矩
7.7 宇宙飛船姿態(tài)的多變量跟蹤控制
7.7.1 基于反作用輪的宇宙飛船姿態(tài)主動控制
7.8 小結(jié)
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
附錄A 線性系統(tǒng)
附錄B 穩(wěn)定性
附錄C 欠驅(qū)動飛行系統(tǒng)控制