MATLAB在飞行器制导控制系统研制中的应用

图书标准信息

• 作者 常晓飞、符文星、陈康 著
• 出版社 电子工业出版社
• 出版时间 2020-06
• ISBN 9787121384868
• 定价 89.00元
• 装帧 其他
• 开本 16开

【内容简介】

  MATLAB是科学研究、工程设计等众多领域中数字仿真、辅助设计、算法研究和应用开发的基本工具和爱选软件，在飞行器制导控制系统研制过程中有非常广泛的应用，在方案论证、系统设计和仿真验证试验中发挥了重要的作用。
  《MATLAB在飞行器制导控制系统研制中的应用》内容紧密结合飞行器制导控制系统的研制过程。首先介绍了MATLAB的基本功能及其在科学计算中的应用；然后，介绍了如何利用相关函数和工具完成线性控制系统的设计和非线性系统的构建；接下来，介绍了MATLAB在制导系统设计中的应用方法，侧重于信号滤波、图像处理、射频处理等内容；最后，介绍了MATLAB在仿真验证中的应用，包括蒙特卡罗仿真、仿真加速和半实物仿真等内容，以及如何利用MATLAB开展试验数据的统计分析方法。
  《MATLAB在飞行器制导控制系统研制中的应用》可作为一般读者学习和掌握MATLAB/Simulink语言的教科书，也可作为高等学校飞行器设计和导航制导与控制专业的本科生及研究生仿真课程的教材和教学参考书，还可作为相关科研人员学习和应用MATLAB开展制导控制系统设计的参考资料。

【作者简介】

常晓飞，男，博士，副教授。2010年6月以前在西北工业大学获得博士学位，2010年6月-至今，任职于西北工业大学航天学院。

【目录】

第1章  绪论1
1．1  精确制导武器制导控制系统概述2
1．1．1  精确制导武器制导控制系统的概念及组成2
1．1．2  精确制导武器的制导控制系统的研制过程3
1．2  MATLAB软件在制导控制系统研制中的应用7
1．2．1  MATLAB的发展历程8
1．2．2  基于MATLAB开展制导控制系统设计的优点9
1．2．3  MATLAB的组成及其在制导控制系统研制中的应用10
1．3  本书的结构及内容17
第2章  MATLAB程序语言设计基础19
2．1  MATLAB 软件界面简介19
2．1．1  MATLAB软件界面19
2．1．2  MATLAB软件设置20
2．2  MATLAB语言中的变量及命令行窗口的基本操作22
2．2．1  MATLAB语言中的变量及数据结构22
2．2．2  MATLAB语言中命令行窗口的操作24
2．3  MATLAB语言中数据的运算方法26
2．3．1  Matlab语言中数据的创建26
2．3．2  Matlab语言中数据的标识与寻访30
2．3．3  Matlab语言中数据的运算处理31
2．4  MATLAB 函数的编写与调试35
2．4．1  M文件的分类及构成元素35
2．4．2  M函数的类别37
2．4．3  M语言中的控制流38
2．4．4  M函数的参数传递42
2．4．5  M文件编辑器简介42
2．4．6  M语言的编程技巧、调试方法与耗时测试43
2．5  MATLAB的数据曲线绘制46
2．5．1  二维曲线及修饰方法46
2．5．2  三维绘图及修饰方法49
2．5．3  特殊曲线的绘制方法53
2．6  本章要点小结54
第3章  MATLAB与科学计算55
3．1  利用MATLAB求解线性代数问题55
3．1．1  矩阵的基本分析方法55
3．1．2  代数方程的求解59
3．2  利用MATLAB求解微积分问题63
3．2．1  MATLAB中微积分问题的解析解求解方法63
3．2．2  MATLAB中微积分问题的数值解求解方法66
3．2．3  常微分方程的数值求解方法68
3．3  利用MATLAB求解优化问题71
3．3．1  非线性方程组的求解72
3．3．2  无约束情况下优化问题的求解73
3．3．3  约束情况下优化问题的求解74
3．3．4  优化问题求解函数的设置76
3．4  利用MATLAB进行插值、拟合和统计77
3．4．1  数据的插值处理77
3．4．2  曲线数据的拟合79
3．4．3  随机数据的生成和统计81
3．5  本章要点小结84
第4章  基于飞行器线性模型的控制系统设计85
4．1  飞行器数学模型的建立85
4．1．1  典型飞行器刚体动力学模型86
4．1．2  飞行器的小扰动线性化模型92
4．1．3  飞行器动力学系统的传递函数94
4．2  飞行器控制系统的典型系统结构96
4．2．1  飞行器控制系统的任务需求96
4．2．2  典型过载控制系统结构组成97
4．2．3  典型姿态控制系统结构组成100
4．3  线性系统模型在MATLAB环境中的描述方法101
4．3．1  线性连续系统模型在MATLAB中的描述方法101
4．3．2  线性离散时间模型在MATLAB中的描述方法105
4．3．3  线性系统模型之间的相互转换107
4．3．4  线性系统模型的连接处理110
4．4  利用MATLAB开展线性控制系统的特性分析113
4．4．1  基于MATLAB的线性控制系统的稳定性分析114
4．4．2  基于MATLAB的线性控制系统的状态可控性和可观性分析119
4．4．3  基于MATLAB的线性系统规范分解121
4．5  利用MATLAB开展线性控制系统的时域分析122
4．5．1  线性控制系统的时域分析方法122
4．5．2  MATLAB在线性控制系统的时域分析中的应用125
4．6  利用MATLAB开展线性控制系统的根轨迹分析130
4．6．1  线性控制系统的根轨迹分析方法130
4．6．2  MATLAB在线性控制系统的根轨迹绘制函数132
4．7  利用MATLAB开展线性控制系统的频域分析134
4．7．1  线性控制系统的频域分析概念及基本方法134
4．7．2  MATLAB在线性控制系统的频域分析中的应用138
4．8  MATLAB中线性定常系统分析工具linearSystemAnalyzer141
4．8．1  线性定常系统分析工具箱linearSystemAnalyzer简介142
4．8．2  线性定常系统分析工具箱linearSystemAnalyzer的使用144
4．9  MATLAB中SISO控制系统辅助设计工具controlSystemDesigner148
4．9．1  SISO控制系统辅助设计工具controlSystemDesigner简介149
4．10  某型飞行器控制性能分析153
4．11  本章要点小结156
第5章  基于飞行器非线性模型的控制系统仿真验证158
5．1  典型飞行器的动力学运动学非线性模型159
5．1．1  近程飞行器六自由度模型160
5．1．2  滚转导弹六自由度模型162
5．1．3  远程火箭六自由度模型165
5．1．4  远程火箭的绕质心转动的运动学方程组168
5．2  Simulink建模环境的基本使用方法170
5．2．1  Simulink建模环境的基本操作170
5．2．2  Simulink建模环境中模块175
5．2．3  Simulink建模环境中信号178
5．2．4  Simulink建模环境中的子系统设置180
5．2．5  Simulink建模环境中的仿真参数设置181
5．2．6  Simulink建模环境中的部分概念说明187
5．3  Simulink建模环境的常用模块190
5．3．1  信号源模块库（Sources）190
5．3．2  信号输出模块库（Sinks）197
5．3．3  连续系统模块库（Continuous）202
5．3．4  不连续系统模块库（Discontinuities）208
5．3．5  离散系统模块库（Discrete）211
5．3．6  逻辑与位操作模块库（Logic and Bit Operations）212
5．3．7  查表运算模块库（Lookup Tables）214
5．3．8  数学运算模块库（Math Operations）217
5．3．9  端口及子系统模块库（Ports ＆ Subsystems）221
5．3．10  信号属性模块库（Signal Attributes）222
5．3．11  信号路由选择模块库（Signal Routing）224
5．3．12  用户自定义函数模块库（User-Defined Functions）227
5．4  Simulink建模环境的晋级使用技巧229
5．4．1  Simulink建模环境中查找与浏览功能229
5．4．2  Simulink建模环境中条件执行技术231
5．4．3  Simulink建模环境中流控制技术234
5．4．4  Simulink建模环境中子模块的封装技术241
5．5  基于Simulink的飞行器非线性模型的建立247
5．5．2  Simulink环境下飞行器模型的搭建步骤248
5．5．3  Simulink环境下六自由度仿真模型249
5．6  本章要点小结254
第6章  先进飞控算法在MATLAB/Simulink中的实现256
6．1  Simulink环境中高级使用方法256
6．1．1  Simulink模型的M语言调用方法257
6．1．2  Simulink模型中的回调函数设置262
6．1．3  Simulink中S函数的使用方法266
6．1．4  Simulink模型的线性化处理及分析工具275
6．2  MATLAB中航空航天工具箱和模块库的使用276
6．2．1  MATLAB中航空航天工具箱Aerospace Toolbox简介276
6．2．2  MATLAB中航空航天模块库Aerospace Blockset简介281
6．2．3  MATLAB中航空航天工具箱和模块库的相关例程288
6．3  神经网络在Matlab/Simulink中使用方法291
6．3．1  神经网络的基本概念291
6．3．2  MATLAB中神经网络工具箱Neural Network Toolbox的简介295
6．3．3  MATLAB中神经网络工具箱Neural Network Toolbox的应用工具301
6．3．4  MATLAB中神经网络工具箱Neural Network Toolbox的Simulink
模块库305
6．3．5  MATLAB中神经网络工具箱Neural Network Toolbox的相关例程306
6．4  模糊控制在Matlab/Simulink中使用方法307
6．4．1  模糊控制的基本概念307
6．4．2  MATLAB中模糊逻辑工具箱Fuzzy Logic Toolbox的简介310
6．4．3  MATLAB中模糊逻辑工具箱Fuzzy Logic Toolbox的应用工具319
6．4．4  MATLAB中模糊逻辑工具箱Fuzzy Logic Toolbox的Simulink模块库323
6．4．5  MATLAB中模糊逻辑工具箱Fuzzy Logic Toolbox的相关例程323
6．5  本章要点小结325
第7章  MATLAB在飞行器制导系统设计分析中的应用327
7．1  精确制导武器导引律的设计分析327
7．1．1  精确制导武器各种导引律简介327
7．1．2  精确制导武器制导系统的设计与仿真验证330
7．2  制导控制系统中常用滤波处理的在MATLAB的实现方法335
7．2．1  MATLAB中的常用的信号滤波处理方法335
7．2．2  MATLAB中实现卡尔曼滤波的常用方法346
7．3  图像寻的制导研究中的Matlab应用方法356
7．3．1  MATLAB中的图像处理基础357
7．3．2  MATLAB中的图像增强处理方法361
7．3．3  MATLAB中的图像复原处理方法367
7．3．4  MATLAB中的图像分割及跟踪处理方法372
7．3．5  MATLAB中开展图像处理的例程379
7．4  雷达寻的制导研究中的MATLAB应用方法384
7．4．1  雷达制导系统的相关基础知识385
7．4．2  MATLAB的射频工具箱RF Toolbox简介388
7．4．3  MATLAB的相控阵系统工具箱Phased Array System Toolbox简介399
7．4．4  Simulink中SimRF模块库简介409
7．5  本章要点小结416
第8章  MATLAB在飞行器制导控制系统仿真验证中的应用418
8．1  利用MATLAB开展蒙特卡罗数学仿真验证418
8．1．1  蒙特卡罗仿真的概念419
8．1．2  制导控制系统研制中蒙特卡罗仿真验证421
8．2  常用的MATLAB模型解算速度提升方法425
8．2．1  制导控制系统仿真计算中对模型运行速度的需求分析425
8．2．2  提升Simulink模型运行速度的常用方法426
8．2．3  MATLAB环境下单机多核并行计算实现方法429
8．2．4  MATLAB环境下机群分布式并行计算实现方法432
8．3 MATLAB在制导控制系统半实物仿真中的应用436
8．3．1  半实物仿真试验相关概念436
8．3．2  MATLAB在半实物仿真系统中的应用439
8．5  本章要点小结446
第9章  MATLAB在试验数据结果分析中的应用447
9．1  试验数据分析中的基本概念447
9．1．1  误差的概念和分类447
9．1．2  试验数据的精确度与判断448
9．1．3  试验数据分析的主要内容449
9．2  基于MATLAB的试验数据描述性分析及数据预处理方法449
9．2．1  试验数据的描述性分析方法及其相关MATLAB函数450
9．2．2  试验数据的预处理方法及其相关MATLAB函数453
9．3  基于Matlab的试验数据假设检验分析方法457
9．3．1  试验数据假设检验的基本概念457
9．3．2  常用的参数假设检验及其相关MATLAB函数458
9．3．3  常用的非参数假设检验及其相关MATLAB函数460
9．4  基于MATLAB的试验数据参数估计方法462
9．4．1  试验数据参数估计的基本概念463
9．4．2  常用的试验数据不同分布假设检验及其相关MATLAB函数463
9．5  基于MATLAB的试验数据回归分析方法465
9．5．1  一元线性回归模型及其相关MATLAB函数465
9．5．2  多元线性回归模型及其相关MATLAB函数467
9．5．3  非线性回归的形式及其相关MATLAB函数469
9．6  试验数据的统计绘图分析471
9．6．1  常用的统计绘图471
9．6．2  概率分布统计绘图473
9．6．3  MATLAB中图形绘制方法汇总474
9．7  本章要点小结475
附表：格拉布斯临界值表477
参考文献480