导弹制导控制系统分析、设计与仿真 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:西北工业大学出版社

作者:刘兴堂

出品人:

页数:399

译者:

出版时间:2006-1

价格:38.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787561220177

丛书系列:

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《导弹制导控制系统分析、设计与仿真》旨在为读者提供一个全面、深入理解导弹制导控制系统（Guidance, Navigation, and Control, GNC）的平台。本书将理论知识与工程实践紧密结合，涵盖了从基础概念到高级应用的各个层面。 第一部分：制导系统基础 本部分着重于阐述导弹制导的原理和方法。读者将学习到各种制导律（Guidance Laws），包括比例导航（Proportional Navigation, PN）、切面导航（Maneuver) Guidance）、以及更复杂的自适应制导律。我们将详细分析不同制导律的数学模型、性能特点、以及在不同飞行场景下的适用性。此外，本书还将探讨制导系统中的误差源及其对制导精度的影响，并介绍相应的误差补偿技术。 第二部分：导航系统原理 导航系统是制导控制的核心组成部分，负责确定导弹自身的位置、速度和姿态。本部分将深入介绍惯性导航系统（Inertial Navigation System, INS），包括其基本原理、传感器（如陀螺仪和加速度计）的工作方式、以及INS的误差累积特性。我们将详细讲解卡尔曼滤波（Kalman Filter）及其变种，如扩展卡尔曼滤波（Extended Kalman Filter, EKF）和无迹卡尔曼滤波（Unscented Kalman Filter, UKF），这些滤波算法在INS数据融合和状态估计中扮演着至关重要的角色。同时，本书也将涵盖其他导航技术，如GPS/GNSS导航、地形匹配导航（Terrain Referenced Navigation, TRN）以及星光导航（Celestial Navigation）等，并探讨这些技术的融合应用以提高导航精度和鲁棒性。 第三部分：控制系统设计 控制系统负责根据制导和导航信息，生成对导弹飞行姿态和轨迹的控制指令。本部分将系统性地介绍现代控制理论及其在导弹控制中的应用。我们将从经典的PID（比例-积分-微分）控制器讲起，分析其设计方法和局限性。随后，本书将重点介绍现代控制方法，包括状态反馈（State Feedback）、最优控制（Optimal Control）以及模型预测控制（Model Predictive Control, MPC）等。读者将学习如何设计和分析导弹的姿态控制系统、飞行轨迹控制系统，以及如何处理飞行动力学中的非线性问题和外部干扰。此外，本书还将涉及飞行控制面的动力学建模和执行机构的设计考虑。 第四部分：系统仿真与验证 仿真在导弹制导控制系统的开发过程中占据核心地位。本部分将指导读者如何构建一个完整的导弹GNC系统仿真平台。我们将介绍常用的仿真软件和工具，如MATLAB/Simulink，并演示如何将前面各部分介绍的理论模型转化为可执行的仿真代码。本书将详细阐述仿真模型的建立过程，包括动力学模型、传感器模型、制导律模型、导航滤波模型以及控制器模型。读者将学习如何进行仿真实验，包括参数辨识、性能评估（如命中精度、跟踪误差）、以及不同工况下的系统响应分析。此外，我们还将探讨仿真结果的验证方法，以确保仿真结果的有效性和可靠性。 第五部分：高级主题与前沿展望 为使读者对导弹制导控制系统有更全面的认识，本书还包含了部分高级主题。这包括但不限于： 非线性控制技术： 探讨滑模控制（Sliding Mode Control）、反步法（Backstepping）等先进非线性控制策略在复杂飞行场景下的应用。 自适应与鲁棒控制： 分析如何设计能够适应模型变化和外部干扰的自适应控制器和鲁棒控制器。 多导弹协同制导： 介绍多枚导弹协同作战的制导与协同控制问题，以及相应的算法。 人工智能在GNC中的应用： 探讨机器学习、深度学习等人工智能技术在制导律优化、目标识别、以及自主导航等方面的潜力。 抗干扰与电子对抗： 讨论如何设计能够抵御电子干扰和欺骗的GNC系统。 本书通过丰富的理论推导、详细的数学模型、直观的图示以及实际案例分析，力求为航空航天领域的工程师、研究人员和学生提供一份宝贵的参考资料。无论您是想深入了解导弹制导控制的内在机理，还是希望掌握系统分析、设计与仿真的实践技能，《导弹制导控制系统分析、设计与仿真》都将是您的理想选择。

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这本书给我带来的最深刻印象是其严谨的逻辑性和详实的论证过程。从最基础的空气动力学模型开始，作者一步步构建了导弹在飞行过程中所受到的各种力（如升力、阻力、推力）及其对导弹运动的影响。这些力学分析是理解后续制导和控制的基础，而本书在这方面做得尤为出色。我之前对导弹的飞行路径优化一直感到好奇，这本书就详细阐述了如何通过设计最优的制导律来最小化飞行时间或误差，甚至讨论了如何在存在干扰和不确定性时，依然保持导弹的精确性。书中对“相对运动”和“跟踪误差”的分析，让我明白在制导过程中，实时地感知目标和自身的相对位置并进行修正有多么关键。特别是在讲到“过载”和“ G力”对导弹操纵性的影响时，书中用图示和数学公式清晰地展示了这些物理量的作用，以及如何在设计中考虑到这些限制。另外，书中关于“滤波器”和“状态估计”的部分，让我认识到在嘈杂的传感器数据中提取有用的信息，对于准确判断导弹和目标的状态是多么重要。例如，卡尔曼滤波的原理和应用，虽然理论性很强，但通过书中结合实际导弹制导场景的讲解，使得我能够理解其核心思想。本书还涉及到了“鲁棒性”和“容错性”的设计理念，这些都是现代工程系统不可或缺的要素，作者在这方面也进行了深入的探讨。这本书不仅仅是关于技术，更是关于如何将复杂的科学原理转化为实际可行的工程解决方案。

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这本书对于我理解导弹的“大脑”——制导系统，提供了极为详尽和深入的剖析。我之前一直对导弹如何“看见”并“跟随”目标感到好奇，这本书从根本上解答了我的疑问。作者首先详细介绍了各种导航传感器，如惯性测量单元（IMU）中的陀螺仪和加速度计，以及它们如何协同工作来提供导弹的姿态和位置信息。书中对“误差累积”和“补偿方法”的讲解，让我认识到即便是最精确的传感器，其输出也并非完美，并且如何通过其他信息源（如GPS）来校正这些误差是多么关键。接着，书本深入到制导律的设计，详细阐述了各种制导律的数学模型和实现方式。我尤其被书中关于“纯比例制导”和“等效比例制导”的对比分析所吸引，它们各自的优势和劣势在仿真曲线中得到了生动的体现。更令我印象深刻的是，书中讨论了在目标机动的情况下，制导律如何调整以适应变化，这涉及到复杂的动力学预测和轨迹规划。此外，书中还涉及了“目标跟踪”和“交会计算”等概念，这些都是实现精确打击的必备技术。它解释了如何根据导弹和目标的相对运动，计算出拦截点，并生成相应的控制指令。本书还探讨了“鲁棒性”设计，即如何在存在模型不确定性和外部干扰的情况下，依然保持制导系统的性能。对于想要深入了解导弹制导核心技术的读者来说，这本书无疑提供了一个系统而全面的学习路径。

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这本书为我理解导弹的“感知”能力——传感器系统，提供了极其详尽的视角。我原以为导弹上的传感器就是简单的摄像头或者雷达，但这本书让我意识到，传感器系统远比我想象的要复杂和精妙。书中首先介绍了多种导弹常用的传感器，包括惯性测量单元（IMU）中的陀螺仪和加速度计，它们能够测量导弹自身的角速度和线加速度，从而推算出导弹的姿态和位置。我被书中对“误差补偿”和“滤波技术”的讲解所吸引，例如，如何通过卡尔曼滤波等方法，从嘈杂的传感器数据中提取出最准确的导弹状态信息。接着，本书深入探讨了各种外部感知传感器，如雷达、红外成像仪和光学传感器。它详细解释了这些传感器如何探测和跟踪目标，以及它们在不同环境（如晴天、雨天、夜晚）下的工作原理和局限性。书中还对“目标识别”和“目标分类”等技术进行了介绍，这使得导弹不仅仅是“看见”目标，还能“知道”目标是什么，从而做出更智能的制导决策。我特别欣赏书中关于“多传感器融合”的论述，它说明了如何将来自不同传感器的数据进行整合，以获得更全面、更准确的目标信息，并提高系统的鲁棒性。这种融合技术，能够有效弥补单一传感器的不足，提升整体的感知能力。总而言之，这本书让我深刻理解了，精确的感知能力是导弹制导控制系统的基石，它为后续的制导和控制决策提供了至关重要的输入。

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这本书对“导航”技术在导弹系统中的应用，进行了非常系统和深入的讲解。我之前对导弹如何知道自己在哪里感到困惑，这本书从最基本的原理开始，一步步揭示了导航技术的奥秘。书中首先介绍了“惯性导航系统”（INS），它通过测量导弹自身的加速度和角速度，来推算出其速度、位置和姿态。我被书中对“误差传播”和“对准技术”的详细阐述所吸引，INS的精度会随着时间的推移而衰减，因此，如何对INS进行有效的“对准”以及如何通过其他导航源进行“修正”是关键。接着，本书深入探讨了“全球导航卫星系统”（GNSS），如GPS，它为导弹提供了高精度的绝对位置信息。书中详细解释了GNSS的工作原理，以及如何与INS进行“松组合”或“紧组合”，以充分发挥各自的优势，提高导航精度和可靠性。此外，书中还介绍了其他导航技术，如“地形匹配导航”（TERCOM）和“景象匹配导航”（DSMAC），这些技术能够利用导弹周围的环境信息来进行辅助导航，尤其是在GNSS信号受干扰或被屏蔽的情况下。我特别欣赏书中关于“航迹优化”和“路径规划”的讨论，它不仅仅是知道导弹在哪里，更重要的是如何规划出一条最经济或最有效的飞行路径。总而言之，这本书让我深刻理解了，精确而可靠的导航能力是导弹成功完成任务的前提，它涵盖了从基础原理到先进技术的方方面面。

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这本书真是让人脑洞大开，我之前对导弹制导控制系统的了解仅限于科幻电影里的那些炫酷特效，以为那就是全部了。但读完这本书，我才意识到背后隐藏着多么深奥的科学和工程学原理。作者从最基础的数学模型讲起，一步步引导读者理解导弹在空中飞行的动态特性，以及如何通过控制系统来修正其飞行轨迹。特别是关于姿态控制和导航误差的分析，简直是打开了新世界的大门。我之前以为导航就是简单地输入目标坐标，然后导弹就自动飞过去，但书中详细阐述了惯性导航、GPS导航以及它们如何融合使用，还有各种传感器（如陀螺仪、加速度计）在其中扮演的关键角色。更让我印象深刻的是，作者并没有回避复杂性，而是用一种循序渐进的方式，将那些抽象的概念变得可视化。例如，在讲解PID控制器时，书中通过大量的图示和仿真结果，清晰地展示了如何通过调整比例、积分、微分参数来优化导弹的响应速度和稳定性。这对于我这样一个非专业人士来说，无疑是极大的帮助。而且，书中还涉及了鲁棒控制和自适应控制等先进技术，这些内容虽然有一定挑战性，但作者的讲解方式使得即使没有深厚的专业背景，也能窥探到这些前沿领域的一角。总而言之，这本书不仅仅是一本技术手册，更是一次令人振奋的知识探索之旅，它让我对现代军事科技有了更深刻的理解和敬意。

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这本书让我对导弹的“身体”——控制执行机构，有了全新的认识。我之前以为导弹只需要有强大的动力系统，但这本书让我意识到，即便有强大的推力，如果控制面（如舵面）的响应不够及时和精确，导弹也无法按照预设轨迹飞行。书中详细介绍了导弹的飞行控制面是如何工作的，例如舵面的偏转如何改变气流，从而产生控制力矩来改变导弹的姿态和飞行方向。它对“气动弹性”和“舵面效率”的分析，让我明白即使是微小的舵面偏转，在高速飞行时也能产生巨大的影响。此外，书中还对“伺服系统”的设计进行了深入的探讨。伺服系统负责精确地驱动控制面，它们的响应速度、精度和稳定性直接影响到整个导弹的控制性能。书中讲解了各种伺服机构的原理，以及如何通过反馈控制来保证舵面的精确位置。我特别喜欢书中关于“模型预测控制”的介绍，它能够预测导弹在未来一段时间内的运动轨迹，并据此提前调整舵面，以达到最优的控制效果。这是一种非常先进的控制策略，它充分考虑了系统的动态特性和约束条件。书中还讨论了“姿态稳定”和“横向控制”等关键问题，这些都是保证导弹在飞行过程中保持稳定和精确性的重要技术。通过大量的仿真和理论分析，本书揭示了控制执行机构在导弹系统中的关键作用，它不仅仅是简单的机械部件，更是复杂控制策略得以实现的载体。

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这本书让我对“故障诊断与容错控制”在导弹系统中的重要性有了深刻的认识。我之前以为导弹一旦出现故障，就意味着任务失败，但这本书让我了解到，现代导弹系统具备一定的“自愈”能力。书中详细介绍了在导弹飞行过程中，可能会出现的各种传感器故障、执行机构故障，甚至是软件故障，以及如何及时地检测这些故障。我被书中对“故障检测”和“故障隔离”的机制讲解所吸引，例如，如何通过比较不同传感器的数据，或者通过分析系统的输出与预期的差异，来判断是否存在故障以及故障的来源。更令我印象深刻的是，本书探讨了“容错控制”策略。当检测到故障时，控制系统能够自动地调整其控制策略，例如，禁用损坏的传感器，或者重新配置控制器的参数，以确保导弹仍然能够继续执行任务，尽管性能可能有所下降。书中还提到了“冗余设计”，即在关键部件上设置备份，当主部件发生故障时，能够无缝切换到备份部件，从而保证系统的可用性。我特别欣赏书中关于“自适应控制”在容错中的应用，它能够根据系统状态和故障情况，实时调整控制器的参数，以维持系统的稳定性。总而言之，这本书让我认识到，即使在严酷的战场环境下，导弹系统也需要具备一定的智能和韧性，以应对各种突发情况，确保任务的成功率。

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我最近读了一本关于导弹制导控制系统的书，这本书的内容深度和广度都让我非常惊喜。作者在分析导弹在复杂环境下的运动时，运用了大量的数学工具，从微分方程到线性代数，再到控制理论的经典概念，如奈奎斯特判据、根轨迹分析等。这些工具的运用，让我对导弹的动态响应和稳定性有了更直观的认识。尤其是在探讨制导律的设计时，书中详细介绍了比例导引律、等效比例导引律等多种经典制导律的原理和优缺点，并通过仿真结果展示了它们在不同场景下的性能表现。我尤其被书中关于“视线倾斜”和“近截距”等概念的解释所吸引，这些细微之处的分析，充分体现了作者对导弹制导机理的深刻理解。此外，本书还对现代导弹制导控制系统中的一些新兴技术进行了介绍，例如，它触及了智能控制和模糊逻辑在制导系统中的应用，虽然这部分内容相对更具挑战性，但作者的讲解方式仍然保持了清晰和易懂。书中还强调了仿真在导弹研发中的重要性，通过大量的仿真案例，展示了如何通过仿真来验证控制算法的有效性、优化系统参数，以及评估系统的鲁棒性。这些仿真内容不仅是理论的补充，更是对理论知识的生动实践。总的来说，这本书为我提供了一个全面而深入的视角来理解导弹制导控制系统，它既有扎实的理论基础，又有丰富的工程实践案例，对于任何对该领域感兴趣的人来说，都是一本不容错过的佳作。

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这本书在“仿真”方面的阐述，让我认识到它在导弹设计和开发流程中的不可替代性。我之前以为仿真只是一个辅助工具，但这本书让我明白，仿真已经成为现代导弹研发的核心环节。书中详细介绍了各种仿真软件和技术，以及如何利用它们来建立导弹的数学模型、模拟飞行过程、验证控制算法的性能。我被书中对“高保真仿真”的追求所吸引，这意味着仿真模型需要尽可能地精确地反映导弹的实际物理特性，包括气动特性、动力学特性、传感器特性以及执行机构的特性。书中还讨论了如何进行“参数化仿真”，即通过改变模型的参数来观察其对导弹性能的影响，这对于优化导弹的设计起到了至关重要的作用。此外，书中还强调了“ Monte Carlo 仿真”的应用，即通过大量的随机模拟来评估导弹在各种不确定条件下的性能表现，例如，模拟不同初始条件、传感器误差、环境干扰等，从而得到导弹的性能统计分布。这对于进行风险评估和确定系统设计裕度非常关键。我特别欣赏书中关于“硬件在环仿真”（Hardware-in-the-Loop Simulation）的介绍，这是一种将真实的导弹控制硬件集成到仿真环境中的方法，能够更真实地评估控制系统的性能。这本书让我深刻认识到，严谨而全面的仿真，是确保导弹系统能够安全、可靠、高效地工作的必要条件。

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这本书给我打开了一个全新的视角，让我看到了“控制”在导弹系统中所扮演的至关重要的角色。我原以为导弹的“大脑”就是先进的传感器和计算能力，但这本书让我明白，即便有再好的传感器，如果控制系统不够精妙，也无法让导弹准确命中目标。书中对“反馈控制”的阐述非常到位，它解释了如何通过不断地测量导弹的当前状态，并与期望状态进行比较，然后根据差异调整控制量，从而实现对导弹轨迹的精确控制。我特别喜欢书中关于“系统辨识”的部分，它解释了如何在实际飞行过程中，甚至在设计阶段，如何通过观测输入输出数据来估计导弹系统的模型参数，这对于后续的控制设计至关重要。书中还详细介绍了多种控制器的设计方法，包括传统的PID控制、状态空间控制，以及一些更先进的鲁棒控制和预测控制技术。每种方法都被清晰地解释了其原理、优缺点以及适用的场景。例如，在讲解状态空间控制时，书中通过将导弹的运动方程转化为状态空间形式，然后设计状态反馈控制器，来达到期望的性能指标。这不仅仅是理论的推演，书中还提供了大量的仿真实例，展示了不同控制器设计下导弹的轨迹表现，让我能够直观地感受到控制设计的重要性。而且，书中还对“线性化”技术进行了介绍，这是一种将复杂的非线性系统转化为线性系统进行分析和设计的方法，在导弹制导控制领域有着广泛的应用。这本书的价值在于它能够帮助读者理解，从简单的物理定律到复杂的控制策略，每一步都对最终的系统性能有着决定性的影响。

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