基本信息
《飛航飛彈制導控制系統隨即魯棒分析與設計》一書的原名是《飛航飛彈制導控制系統隨機魯棒分析與設計》。本書在兼顧理論分析的同時，通過多種類型飛航飛彈的制導控制系統分析與設計實例，以及基於大量的風洞試驗數據所進行的系統仿真驗證，突出了SRAD方法在飛航飛彈制導控制系統分析與設計中的實際工程套用特色。本書的基本理論和相關技術不僅適用於現代飛航飛彈制導控制系統分析與設計領域，且可推廣到更廣闊科技領域的非線性控制系統魯棒分析與設計。內容簡介
本書全面系統地論述了面向實際工程套用的飛航飛彈制導控制系統隨機魯棒分析與設計（SRAD）方法及其套用技術，包括隨機魯棒分析與設計基礎、超聲速反艦飛彈控制系統隨機魯棒設計、發射初始段與級間分離段控制系統隨機魯棒設計、吸氣式高超聲速飛行控制系統隨機魯棒設計、飛航飛彈最優航路規劃與制導規律設計以及飛航飛彈作戰效能評估方法等方面內容。創造背景
存在的缺陷 為了克服經典魯棒控制系統設計方法在工程實際套用中所存在的缺陷，在20世紀90年代初，美國普林斯頓大學Stengel等人提出了線性時不變控制系統（LinearTimeInvariant，LTI）的隨機魯棒性（StochasticRobustness）概念［17-18］。通過對系統特徵值的蒙特卡羅估計（MonteCarloEvaluation，MCE）獲得隨機特徵根分布，用標量的不穩定性機率來表述隨機魯棒穩定性（StochasticRobustnessSta-bility），並用不穩定機率的置信區間表述蒙特卡羅估計的計算收斂性問題。這種基於隨機特徵根分布概念的隨機魯棒性分析方法具有較為廣泛的適應性，不僅適合於常見的高斯型參數不確定性系統，也適合於非高斯型且有界的參數不確定性系統。同時，將經典的時域性能指標進行擴展，給出了隨機回響曲線的數學描述，並提出了魯棒性能的隨機度量［19，20］的概念，即隨機魯棒性能（StochasticRobustnessPerformance）。在隨機特徵根分布和隨機魯棒性能的基礎上，給出了控制系統的隨機魯棒代價函式的描述方法，把隨機魯棒性能度量和控制系統所需設計的參數向量結合起來，基於線性二次型調節器（LinearQuadraticRegula-tor，LQC）和迴路傳函恢復（LTR）等常用的控制器結構，套用現代最佳化算法對一類線性系統進行最佳化設計，並套用于飛行控制系統的設計中。研究結果表明，基於隨機魯棒性概念的分析與最佳化設計理念，為更廣泛的控制系統魯棒設計領域提供了一種具有很強的工程實用性的綜合方法——控制系統隨機魯棒分析與設計（StochasticRobustnessAnalysisandDesign，SRAD）方法［17-26］。存在的缺陷
隨機魯棒分析 隨機魯棒分析與設計（SRAD）方法是由隨機魯棒分析（StochasticRobustnessAnalysis，SRA）和隨機魯棒設計（StochasticRobustnessDesign，SRD）兩部分構成的。其中，隨機魯棒分析是基於蒙特卡羅估計（MCE），對由於系統參數的變化而引起閉環系統不可接受行為（例如，系統不穩定或者系統性能的不滿足）套用機率進行統計描述。依據最小採樣數邊界定理，當仿真次數增加時，統計機率的估計值將趨向於精確值，因而可以對控制系統的魯棒性進行統計描述。隨機魯棒設計是在此基礎上，協調系統的穩定性和性能指標來定義代價函式，在設計參數空間內，套用現代最佳化方法來設計魯棒控制器。隨機魯棒分析
SRAD SRAD作為一種基於現代最佳化算法面向工程套用的設計方法越來越受到人們的重視，ChristopherI.Marrison和RobertF.Stengel套用SRAD和LQG方法，對高超聲速飛行器縱向運動進行了魯棒控制系統設計[27]。QianWang和RobertF.Stengel套用SRAD和非線性動態逆（NDI）方法，為上述的高超聲速飛行器縱向運動設計了非線性魯棒控制系統[28]，並與LR.Ray在參考文獻[19]中的方法進行魯棒穩定性和魯棒性能比較分析。SRAD
對飛彈進行分類
為了對某一類具有相同技術特點的飛彈進行系統性的研究，我們會從所關注的不同方面對飛彈進行分類。通常按照飛彈的作戰使用方式、打擊目標和發射平台種類、飛行彈道形式、氣動布局特點以及制導控制類型等方面來進行分類。例如：按照作戰使用方式可分為戰略飛彈和戰術飛彈；按飛行彈道形式可分為彈道式飛彈和飛航式飛彈（巡航飛彈屬於飛航式飛彈）；按照發射平台和打擊目標的種類可將飛彈分為攻擊地面目標的地地飛彈、潛地飛彈、空地飛彈、反坦克飛彈、反雷達飛彈，攻擊空中目標的反飛機／反飛航式飛彈的地空飛彈、空空飛彈、艦（潛）空飛彈，反彈道式飛彈的高空攔截飛彈、低空攔截飛彈、反衛星飛彈，攻擊水域目標的岸艦飛彈、空艦飛彈、艦（潛）艦飛彈、艦潛飛彈、潛潛飛彈、空潛飛彈、制導魚雷等。飛航式飛彈
飛航式飛彈（簡稱飛航飛彈）是從產生氣動升力的布局特點和主要的飛行彈道與打擊目標來分類的，是指一類主要在大氣中飛行的具有產生氣動升力承力面的用來攻擊地面或水域目標的飛彈。這類飛航飛彈是一種主要利用氣動升力來支持自身重量在大氣層內飛行，以攻擊地面和水域目標為主的無人駕駛飛行器。飛航飛彈既包括像美國“戰斧”系列的巡航飛彈、“魚叉”一類的反艦飛彈、類似LOCAAS和LAM低成本自主巡邏攻擊飛彈、俄羅斯X-59M類型的空面電視制導飛彈，又包括具有“升力體”或“乘波體”氣動布局的裝備吸氣式超燃衝壓發動機的高超聲速巡航飛彈，甚至像以色列“哈比”一類的偵打合一型無人機都屬於此列。目錄
第1章緒論1.1引言
1.2隨機魯棒分析與設計概述
1.2.1控制系統魯棒設計的典型方法
1.2.2隨機魯棒分析與設計方法簡述
第2章制導控制系統隨機魯棒分析與設計基礎
2.1隨機魯棒分析與設計原理
2.1.1隨機魯棒性概念
2.1.2最小採樣數邊界定理.：
2.1.3分布函式的逼近
2.1.4系統不穩定性置信區間
2.1.5隨機魯棒代價函式
2.2典型的非線性控制器結構
2.2.1基於PID結構的非線性控制器
2.2.2滑模變結構控制器
2.3隨機魯棒設計指示函式的改進
2.3.1隸屬度函式法
2.3.2指示函式選取比較
2.4飛航飛彈制導控制系統建模
2.4.1飛行力學基礎
2.4.2飛彈運動方程組
2.4.3過載與飛彈運動的關係
2.4.4理論彈道與發射方式
第3章超聲速反艦飛彈控制系統隨機魯棒設計
3.1超聲速反艦飛彈概述
3.2飛彈數學建模
3.2.1氣動布局和理論彈道
3.2.2飛彈的空間運動方程組
3.3超聲速反艦飛彈過載控制系統隨機魯棒設計
3.3.1過載控制數學模型
3.3.2過載控制律隨機魯棒設計
3.3.3系統的隨機魯棒性分析
3.3.4全彈道6DOF非線性系統仿真
3.4超聲速反艦飛彈非線性動態逆魯棒控制系統設計
3.4.1飛彈數學模型
3.4.2NDI控制律隨機魯棒設計
3.4.3隨機魯棒性能分析
3.5超聲速反艦飛彈變結構控制綜合設計
3.5.1問題闡述
3.5.2隨機系統滑模變結構控制穩定性定理
3.5.3隨機魯棒滑模變結構控制系統設計
3.5.4飛彈縱向運動隨機魯棒滑模變結構控制系統設計
第4章發射初始段與級間分離段控制系統隨機魯棒設計
4.1機載發射初始段控制系統隨機魯棒設計
4.1.1設計要求與約束條件
4.1.2飛彈數學模型：
4.1.3飛彈控制系統建模
4.1.4機載發射初始段控制系統隨機魯棒設計
4.1.5全彈道6DOF非線性系統仿真分析
4.2陸基垂直發射段控制系統隨機魯棒設計
4.2.1設計要求與約束條件
4.2.2飛彈數學模型
4.2.3陸基垂直發射初始段控制系統隨機魯棒設計
4.2.4全彈道6DOF非線性系統仿真分析
4.3級間分離段控制系統隨機魯棒設計
4.3.1全狀態可測量的過載控制模型
4.3.2級間分離段隨機魯棒過載控制系統設計
4.3.3級間分離段隨機魯棒變結構控制律設計
4.3.4全彈道6DOF非線性系統仿真分析
第5章吸氣式高超聲速飛行控制系統隨機魯棒設計
5.1基本概念與研究現狀
5.2高超聲速巡航彈數學模型
5.2.1飛彈氣動布局與模型數據
5.2.2作用於飛彈上的力與力矩
5.2.3飛彈的氣動數據
5.2.4飛彈動力學與運動學方程
5.2.5吸氣式超燃衝壓發動機數學建模
5.2.6飛彈飛行控制系統建模
5.3高超聲速巡航彈控制系統隨機魯棒設計
5.3.1飛行控制系統設計要求
5.3.2系統不確定性參數向量定義
5.3.3特徵設計點選擇
5.3.4俯仰通道隨機魯棒PID控制律設計
5.3.5俯仰通道隨機魯棒PID控制性能分析
5.3.6橫側向通道隨機魯棒PID控制律設計
5.3.7橫側向通道隨機魯棒PID控制性能分析
5.4高超聲速巡航彈控制系統隨機魯棒分析
5.4.1隨機魯棒穩定性分析
5.4.2隨機魯棒性能分析
5.5全彈道6DOF非線性系統仿真分析
第6章飛航飛彈最優航路規劃與制導規律設計
6.1飛航飛彈低空突防最優航路規劃
6.1.1航路規劃基本方法
6.1.2綜合.FF／TA‘航路規劃基礎
6.1.3數字地圖處理技術
6.1.4綜合.IT／TA’最優航路算法
6.1.5.FF／TA’最優航路規划算法仿真分析
6.2飛航飛彈末制導多模型多尺度數據融合方法
6.2.1末制導多模型多尺度非線性數據融合方案
6.2.2超聲速反艦飛彈末制導模型¨
6.2.3非線性數據融合方法
6.2.4末制導多模型多尺度數據融合技術仿真驗證
6.3飛航飛彈人在迴路電視末制導系統分析
6.3.1超聲速反艦飛彈和目標艦船數學模型
6.3.2操控員數學模型
6.3.3人在迴路電視末制導系統仿真分析
6.4飛航飛彈末段目標自主捕獲方法
6.4.1末段目標自主捕獲模型
6.4.2末段目標自主捕獲技術仿真分析
6.5飛航飛彈終端大落角末制導律設計
6.5.1問題描述
6.5.2具有終端落角約束制導律設計
6.5.3末制導段初始條件約束
6.5.4導引頭下視視場約束條件
6.5.5縱向運動與橫側向運動耦合影響分析
6.5.6終端大落角末制導律仿真分析
第7章飛航飛彈作戰效能評估方法
7.1作戰效能評估基本概念
7.1.1作戰效能評估指標與數學方法
7.1.2飛彈武器系統效能基本指標
7.1.3飛航飛彈的作戰效能指標
7.2飛航飛彈作戰效能評估基本模型
7.2.1對空中目標探測雷達模型
7.2.2飛彈的雷達反射截面計算模型
7.2.3飛航飛彈編隊的突防機率
7.2.4飛航飛彈的終端殺傷機率
7.2.5飛航飛彈的命中機率
7.3攻防對抗數學仿真分析
7.3.1攻防對抗模型參數設定
7.3.2突防機率仿真結果分析
7.3.3毀傷仿真結果分析
7.3.4作戰效能仿真結果分析
參考文獻
