现代飞行控制系统的评估与确认方法

现代飞行控制系统的评估与确认方法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:刘林
出品人:
页数:216
译者:
出版时间:2010-11
价格:36.00元
装帧:
isbn号码:9787118066128
丛书系列:
图书标签:
  • 控制
  • 电气
  • 飞行控制
  • 评估
  • 确认
  • 现代
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具体描述

《现代飞行控制系统的评估与确认方法》结合作者多年从事飞行控制系统开发的工程经验,对飞行控制系统的验证和确认进行了系统的描述,并重点对现代飞行控制律的评估与确认过程进行了详细的论述。

全书共分六章。第一章为绪论,介绍了先进飞行控制技术的发展,由此引出飞行控制系统验证与确认的概念、发展面临的挑战以及飞行控制律评估与确认的相关问题。第二章则从工程实践的角度对飞行控制系统验证与确认进行了详细系统的描述。第三章到第五章是《现代飞行控制系统的评估与确认方法》最主要的部分,主要讨论现代飞行控制律评估与确认中的各种先进技术及其应用。第六章总结了飞行控制律的开发方法、流程和最佳实践。

《现代飞行控制系统的评估与确认方法》较好地兼顾了理论的先进性和工程的实用性,对从事飞行控制技术研究和系统研制的工程技术人员有重要参考价值,同时相关研究可方便地推广至其他工程控制领域。此外还可以作为相关专业研究生的学习教材和参考资料。

《现代飞行控制系统的评估与确认方法》一书,聚焦于航空航天领域至关重要的飞行控制技术,深入剖析了当前先进飞行控制系统的设计、分析、测试以及验证等一系列关键环节。本书旨在为从事飞行器研发、生产、以及运行维护的工程师、研究人员和技术专家提供一套系统、全面的理论框架和实践指导,以确保飞行控制系统在复杂多变的飞行环境下的高性能、高可靠性和高安全性。 在内容结构上,本书首先从飞行控制系统的基本原理和发展历程入手,梳理了从早期的机械式操纵系统到现代数字式电传操纵系统(Fly-by-Wire)的演进脉络。在此基础上,重点阐述了现代飞行控制系统所包含的核心组成部分,例如传感器(如惯性测量单元IMU、气压高度计、GPS等)、飞行计算机、执行机构(如液压作动筒、电传作动筒等)以及相关的软件算法。对这些组成部分的职能、工作原理及其相互间的协同关系进行了详尽的介绍,为后续的评估与确认奠定坚实基础。 本书的重头戏在于对现代飞行控制系统评估与确认方法的详细探讨。针对评估,它全面涵盖了性能评估、稳定性评估、鲁棒性评估、容错性评估以及安全性评估等多个维度。 性能评估部分,深入分析了飞行控制系统在不同飞行状态下的响应速度、跟踪精度、抗扰能力以及操纵品质等关键性能指标。通过介绍各种仿真模型、风洞试验以及实际飞行试验的测试方法和数据分析技术,指导读者如何科学地量化评估飞行控制系统的性能表现。例如,书中会详细讲解如何设计和执行典型飞行机动(如爬升、下降、转弯、失速改出等)的测试,并评估系统在这些操纵过程中的响应特点。 稳定性评估是飞行控制系统设计的基石。本书会详细介绍控制理论中的经典稳定判据,如奈奎斯特判据、根轨迹法、波特图分析等,并将其应用于飞行控制系统的稳定性分析。同时,也会深入探讨现代飞行控制系统可能遇到的非线性效应、参数不确定性以及外部干扰等对系统稳定性的影响,以及如何通过先进的分析工具(如Lyapunov稳定性理论)进行评估。 鲁棒性评估则关注系统在面对模型不确定性、参数变化或外部干扰时的适应能力。本书会介绍模型参考自适应控制(MRAC)、滑模控制(SMC)等鲁棒控制策略,并详细阐述如何通过蒙特卡罗模拟、参数敏感性分析等方法来评估飞行控制系统的鲁棒性。例如,书中会展示如何模拟飞行器在不同质量、重心位置变化下的飞行表现,并评估控制系统能否有效补偿这些变化。 容错性评估是确保飞行安全的关键。本书深入探讨了飞行控制系统中的冗余设计原则,以及各种故障检测、隔离和重构(FDIR)技术。通过分析传感器失效、执行机构故障、计算机硬件故障等典型故障模式,指导读者如何设计和评估系统的容错能力,确保在部分组件失效的情况下,飞行器仍能安全稳定地飞行。书中会详细介绍故障树分析(FTA)、失效模式与影响分析(FMEA)等方法在容错性评估中的应用。 安全性评估贯穿于飞行控制系统的整个生命周期。本书详细介绍了功能安全(Functional Safety)的概念,并重点阐述了与航空电子系统相关的安全标准,如ARP4761和DO-178C等。书中会讲解如何通过形式化方法、软件验证和确认(V&V)以及系统级安全分析来确保飞行控制系统的安全性,最大限度地降低潜在的飞行风险。 在确认(Validation and Verification, V&V)方面,本书提供了多层次、全方位的框架。 验证(Verification)主要关注“我们是否正确地构建了系统?”。这包括对飞行控制软件的代码审查、单元测试、集成测试以及系统测试。书中会详细介绍测试用例的设计、测试环境的搭建(如硬件在环仿真HIL、软件在环仿真SIL)、以及测试结果的分析和报告。特别会强调对关键安全软件(如ASIL D级别的软件)的严格验证过程。 确认(Validation)则更侧重于“我们是否构建了正确的系统?”,即系统是否满足用户需求和预期性能。这通常通过高保真仿真、风洞试验、以及各种飞行试验来完成。本书会详细阐述如何设计和执行这些确认性测试,以证明飞行控制系统在真实或接近真实的环境中能够达到设计目标,并确保飞行安全。例如,书中会介绍如何通过实机飞行测试来验证自动驾驶系统在复杂航线上的导航和跟踪能力。 此外,本书还特别关注了飞行控制系统中的先进技术,如增稳系统(Stability Augmentation System, SAS)、自动驾驶仪(Autopilot)、自动油门(Autocouple)、以及指令型飞行控制系统(X-plane or Command-type Flight Control Systems)等。对于这些先进功能的评估与确认,本书提供了专门的章节进行深入讲解,包括其工作原理、性能指标、以及相应的测试和验证方法。 最后,本书还展望了未来飞行控制系统的发展趋势,例如,基于模型的设计(Model-Based Design, MBD)、人工智能(AI)在飞行控制中的应用、以及无人机和电动飞行器控制系统的特点等,并探讨了这些新趋势对评估与确认方法提出的新挑战和机遇。 总而言之,《现代飞行控制系统的评估与确认方法》是一本集理论深度与实践指导于一体的专业著作,对于理解和掌握现代飞行控制系统的全貌,确保飞行器的安全与性能,具有不可替代的价值。

作者简介

目录信息

读后感

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这本书里涉及的控制律的评估,是国内少有的专著,讲的也很详细,呵呵,对于某些专业人士来说,确实很不错! 这本书里涉及的控制律的评估,是国内少有的专著,讲的也很详细,呵呵,对于某些专业人士来说,确实很不错!

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用户评价

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这本书还有一个我非常看重的优点,那就是它在理论与实践之间的平衡做得非常出色。它没有因为追求理论的严谨而忽略了实际操作的可行性,也没有因为强调实践的经验而牺牲了科学的严谨性。作者在介绍每一种评估或确认方法时,都会清晰地说明其背后的原理,然后引出具体的实施步骤和关键考量点。例如,在讨论“故障注入测试”时,作者不仅解释了故障注入的必要性,还详细列举了不同类型的故障注入(如传感器故障、执行器故障、软件错误等),以及如何在仿真和实物测试中有效地实现这些注入。 我特别喜欢书中的图表和流程图,它们将复杂的概念可视化,让抽象的理论变得触手可及。这些图表不仅帮助我理解了各个评估流程之间的逻辑关系,也让我能够更直观地感受到不同方法之间的优劣对比。通过这些详实的图解,我能够清晰地看到一个飞行控制系统是如何一步步地通过层层考验,最终被确认是安全可靠的。这种条理清晰、逻辑严密的讲解方式,极大地提升了我的学习效率,也让我对这项专业领域产生了更深刻的理解和更浓厚的兴趣。

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我非常欣赏书中对于“标准与规范”的重视。在航空航天领域,标准和规范是确保安全和互操作性的基石。作者在书中引用了大量相关的行业标准和军用/民用航空法规,并阐述了这些标准是如何指导飞行控制系统的评估与确认工作的。 这让我认识到,飞行控制系统的评估不仅仅是技术层面的问题,更是与法规、标准紧密相连的。理解并遵循这些标准,是确保系统合规性和可靠性的前提。作者通过对不同标准(如DO-178C, ARP4754A等)的介绍和解释,为我打开了另一扇窗。它让我意识到,一个看似纯粹的技术问题,往往需要置于更广阔的行业背景下进行考量。这种宏观视角,对于理解整个航空工业的运作机制也大有裨益。

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《现代飞行控制系统的评估与确认方法》在方法论的探讨上,也展现了其深度和广度。它不仅仅罗列了各种现有的评估技术,更重要的是,它引导读者去思考这些技术背后的哲学和原则。例如,书中关于“验证与确认”(V&V)的讨论,就触及到了软件工程和系统工程领域的核心概念。作者清晰地阐释了“验证”(Are we building the product right?)和“确认”(Are we building the right product?)的区别,并将这种理念贯穿于整个飞行控制系统的生命周期。 我尤其赞赏作者在“风险管理”方面的论述。飞行控制系统一旦出现问题,后果可能是灾难性的,因此,如何有效地识别、评估和控制风险,是评估与确认过程中不可或缺的一环。书中详细介绍了风险分析技术,如失效模式与影响分析(FMEA)、故障树分析(FTA)等,并将其与飞行控制系统的具体应用相结合。这种将风险管理融入评估体系的思路,让我对整个行业的严谨性有了全新的认识。它不仅仅是在“事后补救”,而是在“事前预防”,确保从设计之初就将风险降到最低。

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让我感到惊喜的是,这本书并未将重心仅仅放在已有的、成熟的飞行控制系统上,而是充分考虑了新兴技术在评估与确认方法上的挑战和机遇。例如,书中对基于人工智能(AI)和机器学习(ML)的飞行控制器的评估策略进行了深入探讨。这对于我来说,是一个全新的视角。传统的评估方法可能难以完全覆盖AI/ML控制器这种“黑箱”模型的特性,而本书则提供了一系列创新的思路,比如如何设计数据驱动的评估指标,如何进行可解释性分析,以及如何确保AI/ML控制器的安全性和可靠性。 作者在这一部分的内容,展现了其敏锐的技术洞察力和前瞻性。他没有回避AI/ML技术带来的复杂性,而是积极地探索解决之道。通过对风险评估、鲁棒性分析以及容错机制的详细阐述,这本书为理解和应用这些前沿技术提供了清晰的指引。我尤其欣赏书中对于“泛化能力”和“对抗性攻击”的讨论。这不仅仅是理论上的概念,而是直接关乎飞行安全的核心问题。作者通过理论分析和案例研究,展示了如何评估AI/ML控制器在面对未知环境或恶意干扰时的表现,这对于未来无人机、高超声速飞行器乃至太空探索领域的应用,都具有极其重要的参考价值。

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这部《现代飞行控制系统的评估与确认方法》真是一本值得深入研读的宝典!作为一名对航空航天技术充满好奇的爱好者,我一直对飞行控制系统这块神秘而核心的技术领域感到着迷。过去,我接触到的许多书籍更多地侧重于理论推导和数学模型,虽然它们提供了坚实的理论基础,但在实际应用层面,如何有效地评估和确认一个复杂的飞行控制系统是否真的能按预期工作,却显得有些“纸上谈兵”。而这本书,则以一种非常务实和系统性的方式,填补了我认知上的这个空白。它不仅仅是理论的堆砌,更像是为我们这些渴望了解“幕后真相”的读者,提供了一整套详尽的操作手册。 从第一章开始,作者就抛弃了繁琐的数学公式,而是从一个宏观的视角,清晰地阐述了飞行控制系统在现代航空器中的核心地位以及其演进的脉络。我尤其欣赏作者对“评估”与“确认”这两个概念的细致区分。过去,我常常混淆这两个词,认为只要系统能动、数据能输出,就万事大吉。但这本书让我明白,评估是一个持续的、多维度的过程,它涉及到系统的性能、鲁棒性、安全性、可靠性等等各个方面;而确认,则更像是对评估结果的最终审定,确保系统满足设计要求和运行规范。这种清晰的定义,为我后续的阅读打下了坚实的基础,让我能够更有针对性地去理解书中的内容。

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值得一提的是,这本书在“测试环境的搭建”和“测试数据的管理”方面,也提供了非常实用的指导。在进行评估和确认时,一个稳定、可靠的测试环境至关重要。作者详细介绍了如何根据不同的评估需求,选择合适的仿真平台、硬件设备以及测试工具。同时,书中也强调了测试数据的收集、存储、分析和追溯的重要性。 我深以为然,有效的测试数据管理不仅能够保证评估结果的准确性,还能为后续的改进和优化提供宝贵的信息。作者在这一部分的内容,并没有流于表面,而是深入到具体的数据格式、数据库设计以及数据可视化等方面。通过这些细致的论述,我能够更清晰地了解到,一个完整的飞行控制系统评估流程,是如何建立在一个严谨的数据管理体系之上的。这让我意识到,技术细节的积累,往往是决定项目成败的关键。

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最后,我想说的是,这本书的价值远远超出了其标题本身。它不仅仅是一本关于“飞行控制系统评估与确认方法”的著作,更是一本关于“系统工程思维”、“严谨性”、“责任感”和“持续学习”的教科书。阅读这本书的过程,就像是在接受一次系统性的思维训练,让我能够以更专业、更深入的视角去理解和分析任何复杂的工程系统。 我强烈推荐这本书给所有对航空航天工程、自动化控制、软件工程以及任何涉及复杂系统开发的读者。即使你并非飞行控制领域的专业人士,也能从中获得宝贵的知识和启发。它能够帮助你培养一种严谨细致的工作态度,一种对细节的高度关注,以及一种对技术不断追求卓越的精神。我相信,这本书将成为许多工程师和研究人员案头的常备读物,其价值将随着时间的推移而愈发凸显。

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这本书的另一大亮点在于其对评估与确认方法的细致剖析。它并没有停留在笼统的描述,而是深入到每一个具体方法的原理、适用范围以及优缺点。我印象最深的是关于“仿真测试”的部分。作者不仅介绍了基于数学模型的仿真,还详尽地阐述了硬件在环(Hardware-in-the-Loop, HIL)仿真以及全系统仿真等不同层级的仿真技术。HIL仿真能够将真实的飞行控制计算机接入仿真环境,这极大地提升了仿真结果的真实性和可靠性。通过书中大量的案例和图示,我仿佛亲身经历了一次次的严格测试,从不同工况下的响应速度,到极限条件下的稳定性,再到潜在故障模式下的失效行为,都被一一细致地模拟和分析。这种沉浸式的学习体验,是我在其他同类书籍中鲜少感受到的。 此外,书中对“地面测试”和“飞行试验”的论述也同样精彩。作者并没有将地面测试视为飞行的“前奏”,而是将其上升到了一个独立且至关重要的评估阶段。从硬件集成测试到软件单元测试,再到系统级联合测试,每一步都充满了严谨和细致。而当进入飞行试验阶段,书中的描述更是令人振奋。作者详细介绍了如何设计飞行试验的方案,如何选取试验科目,如何收集和分析试验数据,以及如何应对可能出现的意外情况。读到这里,我不仅对飞行控制系统的复杂性有了更深的认识,也对那些在幕后默默工作的工程师们充满了敬意。他们需要胆识、智慧,更需要对每一个细节的极致追求。

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从另一个角度来看,这本书也为我们描绘了一个关于“持续改进”的蓝图。它不仅仅是告诉你如何评估一个已经完成的系统,更重要的是,它强调了评估与确认是一个贯穿于整个产品生命周期的动态过程。从需求分析、设计、开发,到生产、部署和维护,每一个阶段都需要有相应的评估和确认活动。 作者在“系统维护与升级”部分的内容,让我受益匪浅。随着航空技术的不断发展和航空器使用年限的增长,飞行控制系统也需要进行更新和维护。如何评估这些更新和维护措施是否有效,如何确保升级后的系统依然满足安全性和可靠性要求,这些都是需要系统性方法的。书中关于“回归测试”和“性能监控”的论述,为我提供了宝贵的参考。它让我明白,对飞行控制系统的评估与确认,并非一劳永逸,而是一个需要不断进行、不断优化的过程。

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对于非专业读者来说,这本书的“可读性”也是一个非常重要的考量因素。我很高兴地发现,即使我并非该领域的资深专家,也能相对轻松地阅读和理解书中的大部分内容。作者在语言的运用上,力求清晰、简洁,避免了过多的技术术语和复杂的句式。当不得不使用专业术语时,作者通常会提供相应的解释或例证,使得读者能够循序渐进地掌握核心概念。 我特别喜欢书中穿插的一些“实际案例分析”。这些案例往往来源于真实的航空事件或研发项目,它们生动地展示了飞行控制系统在实际运行中可能遇到的问题,以及如何通过有效的评估和确认方法来解决这些问题。这些案例不仅仅是枯燥的理论补充,更像是引人入胜的故事,让我在学习技术知识的同时,也对航空领域的挑战和成就有了更深的感悟。这种理论与实践相结合的叙事方式,无疑大大增强了本书的吸引力。

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