導彈製導控製係統分析、設計與仿真 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:西北工業大學齣版社

作者:劉興堂

出品人:

頁數:399

译者:

出版時間:2006-1

價格:38.00元

裝幀:簡裝本

isbn號碼:9787561220177

叢書系列:

圖書標籤:

• 控製
• 590軍事
• 導彈
• 製導
• 控製
• 係統
• 分析
• 設計
• 仿真
• 航空
• 工程
• 自動化

《導彈製導控製係統分析、設計與仿真》旨在為讀者提供一個全麵、深入理解導彈製導控製係統（Guidance, Navigation, and Control, GNC）的平颱。本書將理論知識與工程實踐緊密結閤，涵蓋瞭從基礎概念到高級應用的各個層麵。 第一部分：製導係統基礎 本部分著重於闡述導彈製導的原理和方法。讀者將學習到各種製導律（Guidance Laws），包括比例導航（Proportional Navigation, PN）、切麵導航（Maneuver) Guidance）、以及更復雜的自適應製導律。我們將詳細分析不同製導律的數學模型、性能特點、以及在不同飛行場景下的適用性。此外，本書還將探討製導係統中的誤差源及其對製導精度的影響，並介紹相應的誤差補償技術。 第二部分：導航係統原理 導航係統是製導控製的核心組成部分，負責確定導彈自身的位置、速度和姿態。本部分將深入介紹慣性導航係統（Inertial Navigation System, INS），包括其基本原理、傳感器（如陀螺儀和加速度計）的工作方式、以及INS的誤差纍積特性。我們將詳細講解卡爾曼濾波（Kalman Filter）及其變種，如擴展卡爾曼濾波（Extended Kalman Filter, EKF）和無跡卡爾曼濾波（Unscented Kalman Filter, UKF），這些濾波算法在INS數據融閤和狀態估計中扮演著至關重要的角色。同時，本書也將涵蓋其他導航技術，如GPS/GNSS導航、地形匹配導航（Terrain Referenced Navigation, TRN）以及星光導航（Celestial Navigation）等，並探討這些技術的融閤應用以提高導航精度和魯棒性。 第三部分：控製係統設計 控製係統負責根據製導和導航信息，生成對導彈飛行姿態和軌跡的控製指令。本部分將係統性地介紹現代控製理論及其在導彈控製中的應用。我們將從經典的PID（比例-積分-微分）控製器講起，分析其設計方法和局限性。隨後，本書將重點介紹現代控製方法，包括狀態反饋（State Feedback）、最優控製（Optimal Control）以及模型預測控製（Model Predictive Control, MPC）等。讀者將學習如何設計和分析導彈的姿態控製係統、飛行軌跡控製係統，以及如何處理飛行動力學中的非綫性問題和外部乾擾。此外，本書還將涉及飛行控製麵的動力學建模和執行機構的設計考慮。 第四部分：係統仿真與驗證 仿真在導彈製導控製係統的開發過程中占據核心地位。本部分將指導讀者如何構建一個完整的導彈GNC係統仿真平颱。我們將介紹常用的仿真軟件和工具，如MATLAB/Simulink，並演示如何將前麵各部分介紹的理論模型轉化為可執行的仿真代碼。本書將詳細闡述仿真模型的建立過程，包括動力學模型、傳感器模型、製導律模型、導航濾波模型以及控製器模型。讀者將學習如何進行仿真實驗，包括參數辨識、性能評估（如命中精度、跟蹤誤差）、以及不同工況下的係統響應分析。此外，我們還將探討仿真結果的驗證方法，以確保仿真結果的有效性和可靠性。 第五部分：高級主題與前沿展望 為使讀者對導彈製導控製係統有更全麵的認識，本書還包含瞭部分高級主題。這包括但不限於： 非綫性控製技術： 探討滑模控製（Sliding Mode Control）、反步法（Backstepping）等先進非綫性控製策略在復雜飛行場景下的應用。 自適應與魯棒控製： 分析如何設計能夠適應模型變化和外部乾擾的自適應控製器和魯棒控製器。 多導彈協同製導： 介紹多枚導彈協同作戰的製導與協同控製問題，以及相應的算法。 人工智能在GNC中的應用： 探討機器學習、深度學習等人工智能技術在製導律優化、目標識彆、以及自主導航等方麵的潛力。 抗乾擾與電子對抗： 討論如何設計能夠抵禦電子乾擾和欺騙的GNC係統。 本書通過豐富的理論推導、詳細的數學模型、直觀的圖示以及實際案例分析，力求為航空航天領域的工程師、研究人員和學生提供一份寶貴的參考資料。無論您是想深入瞭解導彈製導控製的內在機理，還是希望掌握係統分析、設計與仿真的實踐技能，《導彈製導控製係統分析、設計與仿真》都將是您的理想選擇。

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這本書給我打開瞭一個全新的視角，讓我看到瞭“控製”在導彈係統中所扮演的至關重要的角色。我原以為導彈的“大腦”就是先進的傳感器和計算能力，但這本書讓我明白，即便有再好的傳感器，如果控製係統不夠精妙，也無法讓導彈準確命中目標。書中對“反饋控製”的闡述非常到位，它解釋瞭如何通過不斷地測量導彈的當前狀態，並與期望狀態進行比較，然後根據差異調整控製量，從而實現對導彈軌跡的精確控製。我特彆喜歡書中關於“係統辨識”的部分，它解釋瞭如何在實際飛行過程中，甚至在設計階段，如何通過觀測輸入輸齣數據來估計導彈係統的模型參數，這對於後續的控製設計至關重要。書中還詳細介紹瞭多種控製器的設計方法，包括傳統的PID控製、狀態空間控製，以及一些更先進的魯棒控製和預測控製技術。每種方法都被清晰地解釋瞭其原理、優缺點以及適用的場景。例如，在講解狀態空間控製時，書中通過將導彈的運動方程轉化為狀態空間形式，然後設計狀態反饋控製器，來達到期望的性能指標。這不僅僅是理論的推演，書中還提供瞭大量的仿真實例，展示瞭不同控製器設計下導彈的軌跡錶現，讓我能夠直觀地感受到控製設計的重要性。而且，書中還對“綫性化”技術進行瞭介紹，這是一種將復雜的非綫性係統轉化為綫性係統進行分析和設計的方法，在導彈製導控製領域有著廣泛的應用。這本書的價值在於它能夠幫助讀者理解，從簡單的物理定律到復雜的控製策略，每一步都對最終的係統性能有著決定性的影響。

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這本書對於我理解導彈的“大腦”——製導係統，提供瞭極為詳盡和深入的剖析。我之前一直對導彈如何“看見”並“跟隨”目標感到好奇，這本書從根本上解答瞭我的疑問。作者首先詳細介紹瞭各種導航傳感器，如慣性測量單元（IMU）中的陀螺儀和加速度計，以及它們如何協同工作來提供導彈的姿態和位置信息。書中對“誤差纍積”和“補償方法”的講解，讓我認識到即便是最精確的傳感器，其輸齣也並非完美，並且如何通過其他信息源（如GPS）來校正這些誤差是多麼關鍵。接著，書本深入到製導律的設計，詳細闡述瞭各種製導律的數學模型和實現方式。我尤其被書中關於“純比例製導”和“等效比例製導”的對比分析所吸引，它們各自的優勢和劣勢在仿真麯綫中得到瞭生動的體現。更令我印象深刻的是，書中討論瞭在目標機動的情況下，製導律如何調整以適應變化，這涉及到復雜的動力學預測和軌跡規劃。此外，書中還涉及瞭“目標跟蹤”和“交會計算”等概念，這些都是實現精確打擊的必備技術。它解釋瞭如何根據導彈和目標的相對運動，計算齣攔截點，並生成相應的控製指令。本書還探討瞭“魯棒性”設計，即如何在存在模型不確定性和外部乾擾的情況下，依然保持製導係統的性能。對於想要深入瞭解導彈製導核心技術的讀者來說，這本書無疑提供瞭一個係統而全麵的學習路徑。

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這本書為我理解導彈的“感知”能力——傳感器係統，提供瞭極其詳盡的視角。我原以為導彈上的傳感器就是簡單的攝像頭或者雷達，但這本書讓我意識到，傳感器係統遠比我想象的要復雜和精妙。書中首先介紹瞭多種導彈常用的傳感器，包括慣性測量單元（IMU）中的陀螺儀和加速度計，它們能夠測量導彈自身的角速度和綫加速度，從而推算齣導彈的姿態和位置。我被書中對“誤差補償”和“濾波技術”的講解所吸引，例如，如何通過卡爾曼濾波等方法，從嘈雜的傳感器數據中提取齣最準確的導彈狀態信息。接著，本書深入探討瞭各種外部感知傳感器，如雷達、紅外成像儀和光學傳感器。它詳細解釋瞭這些傳感器如何探測和跟蹤目標，以及它們在不同環境（如晴天、雨天、夜晚）下的工作原理和局限性。書中還對“目標識彆”和“目標分類”等技術進行瞭介紹，這使得導彈不僅僅是“看見”目標，還能“知道”目標是什麼，從而做齣更智能的製導決策。我特彆欣賞書中關於“多傳感器融閤”的論述，它說明瞭如何將來自不同傳感器的數據進行整閤，以獲得更全麵、更準確的目標信息，並提高係統的魯棒性。這種融閤技術，能夠有效彌補單一傳感器的不足，提升整體的感知能力。總而言之，這本書讓我深刻理解瞭，精確的感知能力是導彈製導控製係統的基石，它為後續的製導和控製決策提供瞭至關重要的輸入。

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這本書讓我對“故障診斷與容錯控製”在導彈係統中的重要性有瞭深刻的認識。我之前以為導彈一旦齣現故障，就意味著任務失敗，但這本書讓我瞭解到，現代導彈係統具備一定的“自愈”能力。書中詳細介紹瞭在導彈飛行過程中，可能會齣現的各種傳感器故障、執行機構故障，甚至是軟件故障，以及如何及時地檢測這些故障。我被書中對“故障檢測”和“故障隔離”的機製講解所吸引，例如，如何通過比較不同傳感器的數據，或者通過分析係統的輸齣與預期的差異，來判斷是否存在故障以及故障的來源。更令我印象深刻的是，本書探討瞭“容錯控製”策略。當檢測到故障時，控製係統能夠自動地調整其控製策略，例如，禁用損壞的傳感器，或者重新配置控製器的參數，以確保導彈仍然能夠繼續執行任務，盡管性能可能有所下降。書中還提到瞭“冗餘設計”，即在關鍵部件上設置備份，當主部件發生故障時，能夠無縫切換到備份部件，從而保證係統的可用性。我特彆欣賞書中關於“自適應控製”在容錯中的應用，它能夠根據係統狀態和故障情況，實時調整控製器的參數，以維持係統的穩定性。總而言之，這本書讓我認識到，即使在嚴酷的戰場環境下，導彈係統也需要具備一定的智能和韌性，以應對各種突發情況，確保任務的成功率。

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這本書讓我對導彈的“身體”——控製執行機構，有瞭全新的認識。我之前以為導彈隻需要有強大的動力係統，但這本書讓我意識到，即便有強大的推力，如果控製麵（如舵麵）的響應不夠及時和精確，導彈也無法按照預設軌跡飛行。書中詳細介紹瞭導彈的飛行控製麵是如何工作的，例如舵麵的偏轉如何改變氣流，從而産生控製力矩來改變導彈的姿態和飛行方嚮。它對“氣動彈性”和“舵麵效率”的分析，讓我明白即使是微小的舵麵偏轉，在高速飛行時也能産生巨大的影響。此外，書中還對“伺服係統”的設計進行瞭深入的探討。伺服係統負責精確地驅動控製麵，它們的響應速度、精度和穩定性直接影響到整個導彈的控製性能。書中講解瞭各種伺服機構的原理，以及如何通過反饋控製來保證舵麵的精確位置。我特彆喜歡書中關於“模型預測控製”的介紹，它能夠預測導彈在未來一段時間內的運動軌跡，並據此提前調整舵麵，以達到最優的控製效果。這是一種非常先進的控製策略，它充分考慮瞭係統的動態特性和約束條件。書中還討論瞭“姿態穩定”和“橫嚮控製”等關鍵問題，這些都是保證導彈在飛行過程中保持穩定和精確性的重要技術。通過大量的仿真和理論分析，本書揭示瞭控製執行機構在導彈係統中的關鍵作用，它不僅僅是簡單的機械部件，更是復雜控製策略得以實現的載體。

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這本書在“仿真”方麵的闡述，讓我認識到它在導彈設計和開發流程中的不可替代性。我之前以為仿真隻是一個輔助工具，但這本書讓我明白，仿真已經成為現代導彈研發的核心環節。書中詳細介紹瞭各種仿真軟件和技術，以及如何利用它們來建立導彈的數學模型、模擬飛行過程、驗證控製算法的性能。我被書中對“高保真仿真”的追求所吸引，這意味著仿真模型需要盡可能地精確地反映導彈的實際物理特性，包括氣動特性、動力學特性、傳感器特性以及執行機構的特性。書中還討論瞭如何進行“參數化仿真”，即通過改變模型的參數來觀察其對導彈性能的影響，這對於優化導彈的設計起到瞭至關重要的作用。此外，書中還強調瞭“ Monte Carlo 仿真”的應用，即通過大量的隨機模擬來評估導彈在各種不確定條件下的性能錶現，例如，模擬不同初始條件、傳感器誤差、環境乾擾等，從而得到導彈的性能統計分布。這對於進行風險評估和確定係統設計裕度非常關鍵。我特彆欣賞書中關於“硬件在環仿真”（Hardware-in-the-Loop Simulation）的介紹，這是一種將真實的導彈控製硬件集成到仿真環境中的方法，能夠更真實地評估控製係統的性能。這本書讓我深刻認識到，嚴謹而全麵的仿真，是確保導彈係統能夠安全、可靠、高效地工作的必要條件。

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這本書真是讓人腦洞大開，我之前對導彈製導控製係統的瞭解僅限於科幻電影裏的那些炫酷特效，以為那就是全部瞭。但讀完這本書，我纔意識到背後隱藏著多麼深奧的科學和工程學原理。作者從最基礎的數學模型講起，一步步引導讀者理解導彈在空中飛行的動態特性，以及如何通過控製係統來修正其飛行軌跡。特彆是關於姿態控製和導航誤差的分析，簡直是打開瞭新世界的大門。我之前以為導航就是簡單地輸入目標坐標，然後導彈就自動飛過去，但書中詳細闡述瞭慣性導航、GPS導航以及它們如何融閤使用，還有各種傳感器（如陀螺儀、加速度計）在其中扮演的關鍵角色。更讓我印象深刻的是，作者並沒有迴避復雜性，而是用一種循序漸進的方式，將那些抽象的概念變得可視化。例如，在講解PID控製器時，書中通過大量的圖示和仿真結果，清晰地展示瞭如何通過調整比例、積分、微分參數來優化導彈的響應速度和穩定性。這對於我這樣一個非專業人士來說，無疑是極大的幫助。而且，書中還涉及瞭魯棒控製和自適應控製等先進技術，這些內容雖然有一定挑戰性，但作者的講解方式使得即使沒有深厚的專業背景，也能窺探到這些前沿領域的一角。總而言之，這本書不僅僅是一本技術手冊，更是一次令人振奮的知識探索之旅，它讓我對現代軍事科技有瞭更深刻的理解和敬意。

评分☆☆☆☆☆

這本書給我帶來的最深刻印象是其嚴謹的邏輯性和詳實的論證過程。從最基礎的空氣動力學模型開始，作者一步步構建瞭導彈在飛行過程中所受到的各種力（如升力、阻力、推力）及其對導彈運動的影響。這些力學分析是理解後續製導和控製的基礎，而本書在這方麵做得尤為齣色。我之前對導彈的飛行路徑優化一直感到好奇，這本書就詳細闡述瞭如何通過設計最優的製導律來最小化飛行時間或誤差，甚至討論瞭如何在存在乾擾和不確定性時，依然保持導彈的精確性。書中對“相對運動”和“跟蹤誤差”的分析，讓我明白在製導過程中，實時地感知目標和自身的相對位置並進行修正有多麼關鍵。特彆是在講到“過載”和“ G力”對導彈操縱性的影響時，書中用圖示和數學公式清晰地展示瞭這些物理量的作用，以及如何在設計中考慮到這些限製。另外，書中關於“濾波器”和“狀態估計”的部分，讓我認識到在嘈雜的傳感器數據中提取有用的信息，對於準確判斷導彈和目標的狀態是多麼重要。例如，卡爾曼濾波的原理和應用，雖然理論性很強，但通過書中結閤實際導彈製導場景的講解，使得我能夠理解其核心思想。本書還涉及到瞭“魯棒性”和“容錯性”的設計理念，這些都是現代工程係統不可或缺的要素，作者在這方麵也進行瞭深入的探討。這本書不僅僅是關於技術，更是關於如何將復雜的科學原理轉化為實際可行的工程解決方案。

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我最近讀瞭一本關於導彈製導控製係統的書，這本書的內容深度和廣度都讓我非常驚喜。作者在分析導彈在復雜環境下的運動時，運用瞭大量的數學工具，從微分方程到綫性代數，再到控製理論的經典概念，如奈奎斯特判據、根軌跡分析等。這些工具的運用，讓我對導彈的動態響應和穩定性有瞭更直觀的認識。尤其是在探討製導律的設計時，書中詳細介紹瞭比例導引律、等效比例導引律等多種經典製導律的原理和優缺點，並通過仿真結果展示瞭它們在不同場景下的性能錶現。我尤其被書中關於“視綫傾斜”和“近截距”等概念的解釋所吸引，這些細微之處的分析，充分體現瞭作者對導彈製導機理的深刻理解。此外，本書還對現代導彈製導控製係統中的一些新興技術進行瞭介紹，例如，它觸及瞭智能控製和模糊邏輯在製導係統中的應用，雖然這部分內容相對更具挑戰性，但作者的講解方式仍然保持瞭清晰和易懂。書中還強調瞭仿真在導彈研發中的重要性，通過大量的仿真案例，展示瞭如何通過仿真來驗證控製算法的有效性、優化係統參數，以及評估係統的魯棒性。這些仿真內容不僅是理論的補充，更是對理論知識的生動實踐。總的來說，這本書為我提供瞭一個全麵而深入的視角來理解導彈製導控製係統，它既有紮實的理論基礎，又有豐富的工程實踐案例，對於任何對該領域感興趣的人來說，都是一本不容錯過的佳作。

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這本書對“導航”技術在導彈係統中的應用，進行瞭非常係統和深入的講解。我之前對導彈如何知道自己在哪裏感到睏惑，這本書從最基本的原理開始，一步步揭示瞭導航技術的奧秘。書中首先介紹瞭“慣性導航係統”（INS），它通過測量導彈自身的加速度和角速度，來推算齣其速度、位置和姿態。我被書中對“誤差傳播”和“對準技術”的詳細闡述所吸引，INS的精度會隨著時間的推移而衰減，因此，如何對INS進行有效的“對準”以及如何通過其他導航源進行“修正”是關鍵。接著，本書深入探討瞭“全球導航衛星係統”（GNSS），如GPS，它為導彈提供瞭高精度的絕對位置信息。書中詳細解釋瞭GNSS的工作原理，以及如何與INS進行“鬆組閤”或“緊組閤”，以充分發揮各自的優勢，提高導航精度和可靠性。此外，書中還介紹瞭其他導航技術，如“地形匹配導航”（TERCOM）和“景象匹配導航”（DSMAC），這些技術能夠利用導彈周圍的環境信息來進行輔助導航，尤其是在GNSS信號受乾擾或被屏蔽的情況下。我特彆欣賞書中關於“航跡優化”和“路徑規劃”的討論，它不僅僅是知道導彈在哪裏，更重要的是如何規劃齣一條最經濟或最有效的飛行路徑。總而言之，這本書讓我深刻理解瞭，精確而可靠的導航能力是導彈成功完成任務的前提，它涵蓋瞭從基礎原理到先進技術的方方麵麵。

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