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飛行器制導(dǎo)控制系統(tǒng)半實(shí)物仿真理論與技術(shù)

飛行器制導(dǎo)控制系統(tǒng)半實(shí)物仿真理論與技術(shù)

作者：常曉飛
出版社：電子工業(yè)出版社出版時(shí)間：2023-05-01
開(kāi)本： 其他 頁(yè)數(shù)： 604
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飛行器制導(dǎo)控制系統(tǒng)半實(shí)物仿真理論與技術(shù) 版權(quán)信息

飛行器制導(dǎo)控制系統(tǒng)半實(shí)物仿真理論與技術(shù) 內(nèi)容簡(jiǎn)介

半實(shí)物仿真作為系統(tǒng)仿真技術(shù)的重要形式，具有無(wú)破壞性、可重復(fù)、安全、經(jīng)濟(jì)、可控等優(yōu)點(diǎn)，可以達(dá)到節(jié)省研制經(jīng)費(fèi)、縮短研制周期、提高研制質(zhì)量的目的，是制導(dǎo)控制系統(tǒng)研制過(guò)程中的重要檢驗(yàn)步驟和評(píng)估手段，已經(jīng)貫穿于制導(dǎo)控制系統(tǒng)研制的全壽命周期。本書(shū)圍繞制導(dǎo)控制系統(tǒng)半實(shí)物仿真的任務(wù)需求，按照半實(shí)物仿真系統(tǒng)的工程研制過(guò)程進(jìn)行內(nèi)容展開(kāi)。本書(shū)從基本概念建立、總體方案設(shè)計(jì)、仿真模型構(gòu)建、關(guān)鍵設(shè)備研制、仿真試驗(yàn)開(kāi)展等層次，詳細(xì)論述半實(shí)物仿真技術(shù)所涉及的相關(guān)理論和仿真設(shè)備。本書(shū)可以供從事飛行器設(shè)計(jì)、制導(dǎo)控制系統(tǒng)研制、半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的相關(guān)科研人員參考，也可以作為高等院校飛行器設(shè)計(jì)、制導(dǎo)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制原理等專(zhuān)業(yè)的本科生及研究生的教材或教學(xué)參考書(shū)。

飛行器制導(dǎo)控制系統(tǒng)半實(shí)物仿真理論與技術(shù) 目錄

目錄

第1章 飛行器制導(dǎo)控制系統(tǒng)半實(shí)物仿真總體概述 1
1.1 飛行器制導(dǎo)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介 2
1.1.1 制導(dǎo)控制系統(tǒng)的定義 2
1.1.2 制導(dǎo)控制系統(tǒng)的分類(lèi) 2
1.1.3 制導(dǎo)控制系統(tǒng)的組成 4
1.1.4 制導(dǎo)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度 6
1.2 制導(dǎo)控制系統(tǒng)仿真的相關(guān)概念 7
1.2.1 系統(tǒng)仿真的相關(guān)概念 7
1.2.2 系統(tǒng)仿真的基本原理 9
1.2.3 系統(tǒng)仿真的典型分類(lèi) 11
1.2.4 系統(tǒng)仿真的一般過(guò)程 12
1.2.5 制導(dǎo)控制系統(tǒng)研制中的系統(tǒng)仿真作用 13
1.3 飛行器制導(dǎo)控制系統(tǒng)半實(shí)物仿真的概念及內(nèi)涵 15
1.3.1 制導(dǎo)控制系統(tǒng)半實(shí)物仿真的概念及組成 15
1.3.2 制導(dǎo)控制系統(tǒng)半實(shí)物仿真的發(fā)展歷史 19
1.3.3 制導(dǎo)控制系統(tǒng)半實(shí)物仿真中的關(guān)鍵技術(shù) 22
1.3.4 半實(shí)物仿真在制導(dǎo)控制系統(tǒng)研制中的作用 26
1.4 本章小結(jié) 27
第2章 飛行器制導(dǎo)控制系統(tǒng)半實(shí)物仿真總體方案 29
2.1 半實(shí)物仿真系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)思想 29
2.1.1 半實(shí)物仿真系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)的難度分析 29
2.1.2 半實(shí)物仿真系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)的要求 31
2.1.3 半實(shí)物仿真系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容 33
2.1.4 半實(shí)物仿真系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)的流程 35
2.2 典型制導(dǎo)控制系統(tǒng)半實(shí)物仿真的總體框架設(shè)計(jì) 36
2.2.1 分布式仿真框架發(fā)展歷程 36
2.2.2 半實(shí)物仿真框架設(shè)計(jì)特點(diǎn) 38
2.2.3 半實(shí)物仿真功能層次設(shè)計(jì) 39
2.2.4 半實(shí)物仿真運(yùn)行階段設(shè)計(jì) 43
2.2.5 半實(shí)物仿真事件消息設(shè)計(jì) 44
2.2.6 半實(shí)物仿真設(shè)備節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 46
2.2.7 半實(shí)物仿真運(yùn)行機(jī)制設(shè)計(jì) 47
2.3 典型制導(dǎo)控制系統(tǒng)半實(shí)物仿真環(huán)境的組成方案 47
2.3.1 程控飛行器半實(shí)物仿真系統(tǒng)組成方案 47
2.3.2 圖像制導(dǎo)飛行器半實(shí)物仿真系統(tǒng)組成方案 52
2.3.3 射頻制導(dǎo)飛行器半實(shí)物仿真系統(tǒng)組成方案 54
2.4 本章小結(jié) 57
第3章 飛行器制導(dǎo)控制系統(tǒng)半實(shí)物仿真中的數(shù)學(xué)模型 58
3.1 仿真建模的基本原則和方法 58
3.1.1 仿真建模的基本原則 58
3.1.2 仿真建模的主要方法 59
3.1.3 飛行器數(shù)學(xué)模型的組成 60
3.2 典型飛行器動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程 61
3.2.1 飛行器動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的理論基礎(chǔ) 62
3.2.2 飛行器坐標(biāo)系描述 63
3.2.3 飛行器坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系 65
3.2.4 近程飛行器六自由度模型 70
3.2.5 遠(yuǎn)程飛行器動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 73
3.2.6 滾轉(zhuǎn)導(dǎo)彈動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 77
3.3 典型制導(dǎo)控制系統(tǒng)部件的數(shù)學(xué)模型 80
3.3.1 探測(cè)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 80
3.3.2 慣性測(cè)量器件數(shù)學(xué)模型 84
3.3.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 86
3.3.4 動(dòng)力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 90
3.4 飛行環(huán)境模型 95
3.4.1 地球重力場(chǎng)模型 95
3.4.2 大氣參數(shù)模型 97
3.4.3 大氣風(fēng)場(chǎng)模型 102
3.4.4 地球海浪模型 110
3.5 本章小結(jié) 116
第4章 仿真模型實(shí)時(shí)解算技術(shù) 117
4.1 仿真模型的解算算法 117
4.1.1 動(dòng)力學(xué)常微分方程的數(shù)值積分方法 118
4.1.2 制導(dǎo)控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)的離散化方法 123
4.1.3 環(huán)境模型和氣動(dòng)數(shù)據(jù)的插值求解方法 127
4.2 半實(shí)物仿真的實(shí)時(shí)特性分析 130
4.2.1 半實(shí)物仿真中的時(shí)間定義 131
4.2.2 半實(shí)物仿真中的時(shí)間特性分析 132
4.2.3 半實(shí)物仿真中的實(shí)時(shí)性能約束 134
4.3 仿真模型實(shí)時(shí)解算技術(shù)總體概述 135
4.3.1 仿真計(jì)算機(jī)的任務(wù)及功能要求 135
4.3.2 仿真計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程 136
4.3.3 仿真計(jì)算機(jī)的分類(lèi)方法 138
4.3.4 仿真計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)架構(gòu) 139
4.3.5 常用的仿真建模途徑 140
4.4 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)技術(shù)概述 142
4.4.1 Windows操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)性能分析 143
4.4.2 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的相關(guān)概念 146
4.4.3 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的性能要求 147
4.4.4 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià) 149
4.4.5 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的典型代表 152
4.4.6 VxWorks實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介 154
4.4.7 RTX實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介 158
4.4.8 QNX實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介 165
4.5 典型實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)解決方案 172
4.5.1 iHawk并行計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng) 172
4.5.2 EuroSim 172
4.5.3 Speedgoat 172
4.5.4 VeriStand 173
4.5.5 dSPACE 173
4.5.6 RT-LAB 173
4.5.7 YH-AStar 173
4.5.8 KDRTS 174
4.5.9 海鷹仿真工作站 174
4.5.10 HiGale 174
4.5.11 HRT1000 174
4.5.12 RTMSPlatform 175
4.6 仿真模型實(shí)時(shí)解算技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 175
4.7 本章小結(jié) 175
第5章 半實(shí)物仿真系統(tǒng)中的通信接口技術(shù) 177
5.1 仿真系統(tǒng)中通信接口技術(shù)概述 177
5.1.1 半實(shí)物仿真系統(tǒng)中通信接口的類(lèi)型 177
5.1.2 半實(shí)物仿真系統(tǒng)中通信接口的任務(wù)要求 178
5.1.3 半實(shí)物仿真系統(tǒng)中通信接口的性能要求 179
5.2 仿真通信網(wǎng)絡(luò)接口技術(shù) 180
5.2.1 仿真通信網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)概念 180
5.2.2 TCP/IP通信技術(shù) 184
5.2.3 反射內(nèi)存通信技術(shù) 189
5.3 仿真系統(tǒng)與參試產(chǎn)品之間的通信接口技術(shù) 193
5.3.1 模擬信號(hào)接口技術(shù) 193
5.3.2 數(shù)字輸入/輸出接口技術(shù) 196
5.3.3 串行通信技術(shù) 198
5.3.4 ARINC429通信技術(shù) 204
5.3.5 MIL-STD-1553B總線通信技術(shù) 207
5.3.6 CAN總線通信技術(shù) 213
5.3.7 LVDS通信技術(shù) 216
5.4 串行通信接口技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 220
5.5 本章小結(jié) 220
第6章 姿態(tài)運(yùn)動(dòng)特性仿真技術(shù) 221
6.1 陀螺儀工作特性分析 221
6.1.1 陀螺儀的工作原理 222
6.1.2 陀螺儀的誤差表現(xiàn) 223
6.1.3 陀螺儀的誤差起因 224
6.2 姿態(tài)運(yùn)動(dòng)仿真的概念及分類(lèi) 225
6.2.1 姿態(tài)模擬器的任務(wù)及工作原理 226
6.2.2 姿態(tài)模擬器的發(fā)展歷程 226
6.2.3 姿態(tài)模擬器的系統(tǒng)組成 227
6.2.4 姿態(tài)模擬器的分類(lèi) 229
6.2.5 姿態(tài)模擬器的主要技術(shù)指標(biāo) 232
6.3 姿態(tài)模擬器的關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容研究 234
6.3.1 姿態(tài)模擬器的機(jī)械臺(tái)體設(shè)計(jì) 235
6.3.2 姿態(tài)模擬器的結(jié)構(gòu)特性分析 237
6.3.3 姿態(tài)模擬器的電氣伺服系統(tǒng)選型 240
6.3.4 姿態(tài)模擬器的伺服控制方法 243
6.3.5 姿態(tài)模擬器的校準(zhǔn)標(biāo)定技術(shù) 246
6.3.6 姿態(tài)模擬器的控制軟件設(shè)計(jì) 248
6.3.7 某型三軸轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì)過(guò)程 253
6.4 姿態(tài)運(yùn)動(dòng)特性仿真的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 257
6.5 本章小結(jié) 258
第7章 氣動(dòng)負(fù)載仿真技術(shù) 259
7.1 舵機(jī)氣動(dòng)負(fù)載力矩簡(jiǎn)介 259
7.1.1 舵面氣動(dòng)負(fù)載的組成 259
7.1.2 舵面鉸鏈力矩對(duì)于控制系統(tǒng)的影響 260
7.1.3 決定舵面鉸鏈力矩大小的因素分析 260
7.2 氣動(dòng)負(fù)載仿真的概念及分類(lèi) 261
7.2.1 氣動(dòng)負(fù)載模擬器的任務(wù)及工作原理 262
7.2.2 氣動(dòng)負(fù)載模擬器的發(fā)展歷程 262
7.2.3 氣動(dòng)負(fù)載模擬器的系統(tǒng)組成 264
7.2.4 氣動(dòng)負(fù)載模擬器的分類(lèi) 264
7.2.5 氣動(dòng)負(fù)載模擬器的主要技術(shù)指標(biāo) 268
7.3 氣動(dòng)負(fù)載模擬器的多余力矩問(wèn)題 272
7.3.1 多余力矩問(wèn)題的相關(guān)概念 272
7.3.2 多余力矩問(wèn)題的特點(diǎn)分析及影響分析 274
7.3.3 多余力矩問(wèn)題的常用補(bǔ)償方法 275
7.4 某型電動(dòng)式負(fù)載模擬器的設(shè)計(jì)過(guò)程 281
7.4.1 某型電動(dòng)式負(fù)載模擬器的功能要求及技術(shù)指標(biāo) 281
7.4.2 某型電動(dòng)式負(fù)載模擬器的總體方案規(guī)劃 283
7.4.3 某型電動(dòng)式負(fù)載模擬器的硬件設(shè)計(jì)選型 285
7.4.4 某型電動(dòng)式負(fù)載模擬器的軟件方案設(shè)計(jì) 292
7.4.5 某型電動(dòng)式負(fù)載模擬器的數(shù)學(xué)模型推導(dǎo) 297
7.4.6 某型電動(dòng)式負(fù)載模擬器的設(shè)計(jì)結(jié)果 305
7.5 氣動(dòng)負(fù)載仿真技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 306
7.6 本章小結(jié) 306
第8章 紅外場(chǎng)景實(shí)時(shí)仿真技術(shù) 308
8.1 紅外制導(dǎo)技術(shù)簡(jiǎn)介 308
8.1.1 紅外制導(dǎo)技術(shù)的特點(diǎn)及發(fā)展歷程 308
8.1.2 紅外制導(dǎo)的工作原理 309
8.1.3 紅外制導(dǎo)面臨的挑戰(zhàn)及發(fā)展趨勢(shì) 311
8.2 紅外場(chǎng)景動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)總體概述 312
8.2.1 紅外場(chǎng)景動(dòng)態(tài)仿真的發(fā)展 312
8.2.2 紅外場(chǎng)景動(dòng)態(tài)仿真的任務(wù) 313
8.2.3 紅外場(chǎng)景動(dòng)態(tài)仿真的分類(lèi) 313
8.2.4 紅外場(chǎng)景動(dòng)態(tài)仿真的組成 314
8.3 紅外場(chǎng)景建模計(jì)算技術(shù) 315
8.3.1 紅外場(chǎng)景建模計(jì)算的方法及步驟 315
8.3.2 典型作戰(zhàn)場(chǎng)景三維建模方法 318
8.3.3 紅外輻射計(jì)算的理論基礎(chǔ) 321
8.3.4 典型背景紅外輻射計(jì)算方法 323
8.3.5 典型目標(biāo)紅外特征計(jì)算方法 330
8.3.6 典型紅外干擾輻射計(jì)算方法 335
8.3.7 紅外場(chǎng)景大氣傳輸效應(yīng)計(jì)算 339
8.3.8 典型紅外場(chǎng)景建模軟件 343
8.4 紅外輻射場(chǎng)景動(dòng)態(tài)生成技術(shù) 346
8.4.1 紅外輻射場(chǎng)景動(dòng)態(tài)生成裝置的發(fā)展及分類(lèi) 346
8.4.2 紅外輻射場(chǎng)景動(dòng)態(tài)生成裝置的主要技術(shù)指標(biāo) 351
8.4.3 紅外點(diǎn)源目標(biāo)模擬器 354
8.4.4 基于MOS電阻陣列的紅外輻射場(chǎng)景動(dòng)態(tài)生成裝置 357
8.4.5 基于DMD微反射鏡陣列的紅外輻射場(chǎng)景動(dòng)態(tài)生成裝置 363
8.5 紅外場(chǎng)景仿真的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 369
8.6 本章小結(jié) 370
第9章 射頻電磁環(huán)境動(dòng)態(tài)仿真技術(shù) 371
9.1 雷達(dá)制導(dǎo)技術(shù)簡(jiǎn)介 371
9.1.1 雷達(dá)射頻制導(dǎo)的發(fā)展及分類(lèi) 371
9.1.2 雷達(dá)導(dǎo)引頭的分類(lèi)及組成 374
9.1.3 雷達(dá)測(cè)量的基本工作原理 381
9.1.4 雷達(dá)導(dǎo)引頭面臨的挑戰(zhàn)及發(fā)展趨勢(shì) 383
9.2 射頻電磁環(huán)境仿真技術(shù)總體概述 384
9.2.1 射頻電磁環(huán)境仿真的發(fā)展 384
9.2.2 射頻電磁環(huán)境仿真的任務(wù) 385
9.2.3 射頻電磁環(huán)境仿真的分類(lèi) 386
9.2.4 射頻電磁環(huán)境仿真的組成 387
9.3 復(fù)雜電磁環(huán)境的射頻信號(hào)計(jì)算技術(shù) 387
9.3.1 復(fù)雜電磁環(huán)境計(jì)算的主要內(nèi)容 388
9.3.2 典型目標(biāo)回波信號(hào)計(jì)算 391
9.3.3 典型雜波干擾信號(hào)計(jì)算 397
9.3.4 典型射頻誘餌干擾計(jì)算 402
9.3.5 大氣傳輸損耗計(jì)算 412
9.4 射頻場(chǎng)景模擬器技術(shù) 415
9.4.1 射頻場(chǎng)景模擬器的分類(lèi) 415
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飛行器制導(dǎo)控制系統(tǒng)半實(shí)物仿真理論與技術(shù) 作者簡(jiǎn)介

常曉飛，男，博士，副教授。2010年9月—至今，任職于西北工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院。獲獎(jiǎng)情況：1．2014年，作為主要參與人員，申請(qǐng)西北工業(yè)大學(xué)“研究生高水平課程建設(shè)項(xiàng)目”，負(fù)責(zé)《仿真理論與仿真環(huán)境》的優(yōu)秀課程建設(shè)工作；2．2014年度獲“三秦學(xué)者”津貼；3．2018年4月，作為主要完成人“XXXX防御體系作戰(zhàn)概念與關(guān)鍵技術(shù)研究”獲得軍隊(duì)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，個(gè)人排名第三。

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