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控制理論與兵器應用 版權信息
- ISBN：9787121423420
- 條形碼：9787121423420 ; 978-7-121-42342-0
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
控制理論與兵器應用 本書特色
本書注重控制理論在兵器控制系統設計中的應用背景和對學生應用控制理論解決兵器控制系統中實際問題能力的培養，力求結合物理概念闡述重要概念和方法，通過大量兵器控制系統的應用實例促進理論聯系實際。本書可作為高等院校兵器科學、控制工程等專業本科生的教材，也可供相關專業的研究生及相關領域的工程技術人員學習參考。
控制理論與兵器應用 內容簡介
本書分別從現代兵器控制的一般概念、控制系統的數學模型、時域分析、根軌跡分析、頻域特性分析、兵器反饋控制系統校正設計、內部描述的狀態空間表達、狀態反饋與狀態觀測器設計、很優控制、數字控制系統設計、魯棒控制系統設計、非線性控制系統設計等諸多方面，系統介紹了現代兵器控制的基本概念、理論及其典型應用。書中的例子和習題大多取自控制實踐中的實際問題，新穎且恰當。
控制理論與兵器應用 目錄
目 錄
第1章 緒論 1
1．1 控制理論的基本概念 1
1．2 控制理論的基本內容 4
1．3 控制系統的分類 6
1．4 對控制系統的要求 9
1．4．1 典型輸入信號 9
1．4．2 控制系統的性能指標 11
1．5 控制理論的發展簡史 13
1．6 控制理論在現代兵器中的應用及發展趨勢 17
習題 18
第2章 控制系統的數學模型 20
2．1 控制系統數學模型的概念 20
2．2 控制系統的動態微分方程 22
2．2．1 典型元部件的微分方程 22
2．2．2 控制系統微分方程的建立 25
2．2．3 線性定常微分方程的求解 27
2．2．4 非線性微分方程的線性化 28
2．3 控制系統的傳遞函數 31
2．3．1 傳遞函數的基本概念 31
2．3．2 火炮隨動系統的傳遞函數 33
2．4 控制系統的結構框圖和信號流圖 35
2．4．1 結構框圖的基本概念 35
2．4．2 信號流圖的基本概念 38
2．4．3 飛航導彈縱向控制系統的傳遞函數 40
2．4．4 控制系統的傳遞函數 43
2．5 基于Matlab編程建立艦炮隨動跟蹤系統數學模型 46
習題 53
第3章 控制系統的時域分析 56
3．1 控制系統的動態響應分析 56
3．1．1 控制系統的時域性能指標 57
3．1．2 低階系統的動態響應分析 59
3．1．3 高階系統的動態分析與降階 70
3．2 控制系統的穩定性與穩態誤差分析 74
3．2．1 穩定性的概念與穩定判據 74
3．2．2 控制系統的穩態誤差 80
3．3 身管武器瞄控系統的時域性能分析 86
3．4 導彈橫滾控制系統的分析與設計 88
3．4．1 橫滾控制系統設計要求的分析 89
3．4．2 橫滾控制系統的傳遞函數 90
3．4．3 控制器增益的選取 92
3．5 基于Matlab編程的導彈控制系統時域分析 95
3．5．1 導彈自動駕駛系統的穩定性分析 95
3．5．2 導彈舵回路動態特性 96
習題 98
第4章 控制系統的根軌跡分析 101
4．1 根軌跡法的概念和繪制 101
4．2 線性系統根軌跡分析方法 119
4．2．1 主導極點的概念 119
4．2．2 增加開環零極點對根軌跡的影響 122
4．3 艦載激光武器控制系統的根軌跡分析 123
4．4 用根軌跡法分析魚雷航向控制系統 127
4．5 導彈末彈道速度控制系統設計 130
4．5．1 控制系統參數分析 131
4．5．2 控制器參數設計 131
習題 134
第5章 控制系統的頻率特性分析 137
5．1 頻率特性與頻域穩定判據 137
5．1．1 頻率特性的概念 137
5．1．2 典型環節的頻率特性 140
5．1．3 頻域穩定判據 157
5．2 控制系統的相對穩定性 163
5．2．1 相對穩定性 163
5．2．2 穩定裕度的求取方法 165
5．3 控制系統頻率特性分析 168
5．3．1 開環頻率特性分析 168
5．3．2 閉環系統的頻域性能指標 170
5．4 導彈縱向控制系統的頻率特性分析 176
5．4．1 俯仰角穩定回路頻域特性分析 176
5．4．2 高度穩定回路頻率特性分析 178
5．5 魚雷縱傾控制系統的頻率特性分析 180
習題 186
第6章 反饋控制系統校正設計 188
6．1 校正的基本概念與常用校正網絡 188
6．1．1 校正的基本概念 189
6．1．2 常用校正網絡及其特性 193
6．2 控制系統校正方法 200
6．2．1 串聯校正 200
6．2．2 期望頻率特性法校正 207
6．2．3 反饋校正 213
6．3 Matlab輔助魚雷航向控制系統校正設計 215
6．4 身管武器瞄控系統的對數頻率特性綜合設計 220
6．4．1 系統動態性能分析 220
6．4．2 PID控制器設計 221
6．5 魚雷橫滾角穩定系統校正設計 223
6．5．1 魚雷橫滾特性及性能要求 223
6．5．2 具有阻尼回路的橫滾穩定系統 225
6．5．3 具有超前校正網絡的橫滾穩定系統 227
6．5．4 設計超前校正網絡 229
習題 231
第7章 控制系統的狀態空間描述 234
7．1 狀態空間和狀態方程 234
7．1．1 狀態空間描述的基本概念 234
7．1．2 狀態空間模型的狀態變量圖描述 240
7．2 控制系統數學模型變換 243
7．2．1 狀態向量的線性變換 243
7．2．2 系統數學模型的轉換 249
7．2．3 系統的傳遞函數矩陣 262
7．3 線性系統動態分析 266
7．3．1 線性定常系統狀態方程的解 266
7．3．2 線性時變系統狀態方程的解 276
7．4 水下航行器的深度控制系統分析 280
7．4．1 深度控制系統的傳遞函數 281
7．4．2 穩定性分析 282
7．4．3 系統的響應特性分析 283
習題 285
第8章 控制系統的狀態空間分析 287
8．1 線性系統能控性和能觀測性的概念 287
8．2 線性定常連續系統能控性判據和能觀測性判據 291
8．3 線性系統的結構分解 306
8．4 李雅普諾夫穩定性分析 316
8．4．1 李雅普諾夫意義下的穩定性問題 317
8．4．2 李雅普諾夫穩定性理論 320
習題 330
第9章 狀態反饋與狀態觀測器設計 331
9．1 狀態反饋與輸出反饋 331
9．2 反饋控制對能控性與能觀測性的影響 333
9．3 閉環系統極點配置 335
9．3．1 采用狀態反饋配置閉環系統極點 336
9．3．2 采用線性非動態輸出反饋至參考輸入配置閉環系統極點 339
9．3．3 鎮定問題 340
9．4 狀態觀測器 341
9．4．1 全維觀測器的構造思想 341
9．4．2 閉環觀測器極點配置 343
9．4．3 降維觀測器 346
9．5 采用狀態觀測器的狀態反饋系統 351
9．6 解耦控制 356
9．7 線性控制系統理論的工程應用舉例 361
9．7．1 穩態精度與跟蹤問題 361
9．7．2 倒立擺控制系統設計 363
9．7．3 基于狀態空間綜合法的魚雷航向控制系統設計實例 368
習題 373
第10章 *優控制系統設計 375
10．1 *優控制的概念與數學描述 375
10．2 無約束*優控制的變分方法 379
10．2．1 古典變分法 379
10．2．2 具有二次型性能指標的線性調解器 381
10．2．3 具有二次型性能指標的線性伺服器 390
10．3 導彈制導中的二次型*優控制 394
10．4 極小值原理 397
10．5 航行器姿態控制系統的*小時間控制問題 400
10．6 導彈燃料消耗*少控制問題 407
習題 410
參考文獻 411
第1章 緒論 1
1．1 控制理論的基本概念 1
1．2 控制理論的基本內容 4
1．3 控制系統的分類 6
1．4 對控制系統的要求 9
1．4．1 典型輸入信號 9
1．4．2 控制系統的性能指標 11
1．5 控制理論的發展簡史 13
1．6 控制理論在現代兵器中的應用及發展趨勢 17
習題 18
第2章 控制系統的數學模型 20
2．1 控制系統數學模型的概念 20
2．2 控制系統的動態微分方程 22
2．2．1 典型元部件的微分方程 22
2．2．2 控制系統微分方程的建立 25
2．2．3 線性定常微分方程的求解 27
2．2．4 非線性微分方程的線性化 28
2．3 控制系統的傳遞函數 31
2．3．1 傳遞函數的基本概念 31
2．3．2 火炮隨動系統的傳遞函數 33
2．4 控制系統的結構框圖和信號流圖 35
2．4．1 結構框圖的基本概念 35
2．4．2 信號流圖的基本概念 38
2．4．3 飛航導彈縱向控制系統的傳遞函數 40
2．4．4 控制系統的傳遞函數 43
2．5 基于Matlab編程建立艦炮隨動跟蹤系統數學模型 46
習題 53
第3章 控制系統的時域分析 56
3．1 控制系統的動態響應分析 56
3．1．1 控制系統的時域性能指標 57
3．1．2 低階系統的動態響應分析 59
3．1．3 高階系統的動態分析與降階 70
3．2 控制系統的穩定性與穩態誤差分析 74
3．2．1 穩定性的概念與穩定判據 74
3．2．2 控制系統的穩態誤差 80
3．3 身管武器瞄控系統的時域性能分析 86
3．4 導彈橫滾控制系統的分析與設計 88
3．4．1 橫滾控制系統設計要求的分析 89
3．4．2 橫滾控制系統的傳遞函數 90
3．4．3 控制器增益的選取 92
3．5 基于Matlab編程的導彈控制系統時域分析 95
3．5．1 導彈自動駕駛系統的穩定性分析 95
3．5．2 導彈舵回路動態特性 96
習題 98
第4章 控制系統的根軌跡分析 101
4．1 根軌跡法的概念和繪制 101
4．2 線性系統根軌跡分析方法 119
4．2．1 主導極點的概念 119
4．2．2 增加開環零極點對根軌跡的影響 122
4．3 艦載激光武器控制系統的根軌跡分析 123
4．4 用根軌跡法分析魚雷航向控制系統 127
4．5 導彈末彈道速度控制系統設計 130
4．5．1 控制系統參數分析 131
4．5．2 控制器參數設計 131
習題 134
第5章 控制系統的頻率特性分析 137
5．1 頻率特性與頻域穩定判據 137
5．1．1 頻率特性的概念 137
5．1．2 典型環節的頻率特性 140
5．1．3 頻域穩定判據 157
5．2 控制系統的相對穩定性 163
5．2．1 相對穩定性 163
5．2．2 穩定裕度的求取方法 165
5．3 控制系統頻率特性分析 168
5．3．1 開環頻率特性分析 168
5．3．2 閉環系統的頻域性能指標 170
5．4 導彈縱向控制系統的頻率特性分析 176
5．4．1 俯仰角穩定回路頻域特性分析 176
5．4．2 高度穩定回路頻率特性分析 178
5．5 魚雷縱傾控制系統的頻率特性分析 180
習題 186
第6章 反饋控制系統校正設計 188
6．1 校正的基本概念與常用校正網絡 188
6．1．1 校正的基本概念 189
6．1．2 常用校正網絡及其特性 193
6．2 控制系統校正方法 200
6．2．1 串聯校正 200
6．2．2 期望頻率特性法校正 207
6．2．3 反饋校正 213
6．3 Matlab輔助魚雷航向控制系統校正設計 215
6．4 身管武器瞄控系統的對數頻率特性綜合設計 220
6．4．1 系統動態性能分析 220
6．4．2 PID控制器設計 221
6．5 魚雷橫滾角穩定系統校正設計 223
6．5．1 魚雷橫滾特性及性能要求 223
6．5．2 具有阻尼回路的橫滾穩定系統 225
6．5．3 具有超前校正網絡的橫滾穩定系統 227
6．5．4 設計超前校正網絡 229
習題 231
第7章 控制系統的狀態空間描述 234
7．1 狀態空間和狀態方程 234
7．1．1 狀態空間描述的基本概念 234
7．1．2 狀態空間模型的狀態變量圖描述 240
7．2 控制系統數學模型變換 243
7．2．1 狀態向量的線性變換 243
7．2．2 系統數學模型的轉換 249
7．2．3 系統的傳遞函數矩陣 262
7．3 線性系統動態分析 266
7．3．1 線性定常系統狀態方程的解 266
7．3．2 線性時變系統狀態方程的解 276
7．4 水下航行器的深度控制系統分析 280
7．4．1 深度控制系統的傳遞函數 281
7．4．2 穩定性分析 282
7．4．3 系統的響應特性分析 283
習題 285
第8章 控制系統的狀態空間分析 287
8．1 線性系統能控性和能觀測性的概念 287
8．2 線性定常連續系統能控性判據和能觀測性判據 291
8．3 線性系統的結構分解 306
8．4 李雅普諾夫穩定性分析 316
8．4．1 李雅普諾夫意義下的穩定性問題 317
8．4．2 李雅普諾夫穩定性理論 320
習題 330
第9章 狀態反饋與狀態觀測器設計 331
9．1 狀態反饋與輸出反饋 331
9．2 反饋控制對能控性與能觀測性的影響 333
9．3 閉環系統極點配置 335
9．3．1 采用狀態反饋配置閉環系統極點 336
9．3．2 采用線性非動態輸出反饋至參考輸入配置閉環系統極點 339
9．3．3 鎮定問題 340
9．4 狀態觀測器 341
9．4．1 全維觀測器的構造思想 341
9．4．2 閉環觀測器極點配置 343
9．4．3 降維觀測器 346
9．5 采用狀態觀測器的狀態反饋系統 351
9．6 解耦控制 356
9．7 線性控制系統理論的工程應用舉例 361
9．7．1 穩態精度與跟蹤問題 361
9．7．2 倒立擺控制系統設計 363
9．7．3 基于狀態空間綜合法的魚雷航向控制系統設計實例 368
習題 373
第10章 *優控制系統設計 375
10．1 *優控制的概念與數學描述 375
10．2 無約束*優控制的變分方法 379
10．2．1 古典變分法 379
10．2．2 具有二次型性能指標的線性調解器 381
10．2．3 具有二次型性能指標的線性伺服器 390
10．3 導彈制導中的二次型*優控制 394
10．4 極小值原理 397
10．5 航行器姿態控制系統的*小時間控制問題 400
10．6 導彈燃料消耗*少控制問題 407
習題 410
參考文獻 411
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控制理論與兵器應用 作者簡介
周奇鄭，男，工學博士，海軍工程大學兵器工程學院講師，碩士研究生導師，榮立三等功1次。主要從事兵器控制技術研究，重點研究方向為兵器動力學與控制、水下結構低頻振動與噪聲控制研究。博士論文被評為首屆中國兵工學會兵器科學與技術全國優秀博士學位論文，碩士論文被評為全軍、海軍優秀碩士學位論文。作為項目負責人主持國家青年科學基金項目"干摩擦結構聲輻射系統動力學響應的半解析解研究”項目的研究。作為骨干研究成員參與國家自然科學基金面上項目、裝備預先研究"十二五”項目、"十三五”項目、軍內科研項目、學校教育教學改革項目等研究項目20余項。在國內外學術期刊上累計發表學術論文40余篇。
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