控制理论与兵器应用

图书标准信息

• 作者 周奇郑
• 出版社 电子工业出版社
• 出版时间 2021-12
• 版次 1
• ISBN 9787121423420
• 定价 159.00元
• 装帧 其他
• 开本 其他
• 页数 424页
• 字数 657千字

【内容简介】

本书分别从现代兵器控制的一般概念、控制系统的数学模型、时域分析、根轨迹分析、频域特性分析、兵器反馈控制系统校正设计、内部描述的状态空间表达、状态反馈与状态观测器设计、控制、数字控制系统设计、鲁棒控制系统设计、非线性控制系统设计等诸多方面，系统介绍了现代兵器控制的基本概念、理论及其典型应用。书中的例子和习题大多取自控制实践中的实际问题，新颖且恰当。

【作者简介】

周奇郑，男，工学博士，海军工程大学兵器工程学院讲师，硕士研究生导师，荣立三等功1次。主要从事兵器控制技术研究，重点研究方向为兵器动力学与控制、水下结构低频振动与噪声控制研究。博士论文被评为首届中国兵工学会兵器科学与技术全国优秀博士学位论文，硕士论文被评为全军、海军优秀硕士学位论文。作为项目负责人主持国家青年科学基金项目\"干摩擦结构声辐射系统动力学响应的半解析解研究”项目的研究。作为骨干研究成员参与国家自然科学基金面上项目、装备预先研究\"十二五”项目、\"十三五”项目、军内科研项目、学校教育教学改革项目等研究项目20余项。在国内外学术期刊上累计发表学术论文40余篇。

【目录】

目    录

第1章  绪论1

1.1  控制理论的基本概念1

1.2  控制理论的基本内容4

1.3  控制系统的分类6

1.4  对控制系统的要求9

1.4.1  典型输入信号9

1.4.2  控制系统的性能指标11

1.5  控制理论的发展简史13

1.6  控制理论在现代兵器中的应用及发展趋势17

习题18

第2章  控制系统的数学模型20

2.1  控制系统数学模型的概念20

2.2  控制系统的动态微分方程22

2.2.1  典型元部件的微分方程22

2.2.2  控制系统微分方程的建立25

2.2.3  线性定常微分方程的求解27

2.2.4  非线性微分方程的线性化28

2.3  控制系统的传递函数31

2.3.1  传递函数的基本概念31

2.3.2  火炮随动系统的传递函数33

2.4  控制系统的结构框图和信号流图35

2.4.1  结构框图的基本概念35

2.4.2  信号流图的基本概念38

2.4.3  飞航导弹纵向控制系统的传递函数40

2.4.4   控制系统的传递函数43

2.5  基于Matlab编程建立舰炮随动跟踪系统数学模型46

习题53

第3章  控制系统的时域分析56

3.1  控制系统的动态响应分析56

3.1.1  控制系统的时域性能指标57

3.1.2  低阶系统的动态响应分析59

3.1.3  高阶系统的动态分析与降阶70

3.2  控制系统的稳定性与稳态误差分析74

3.2.1  稳定性的概念与稳定判据74

3.2.2  控制系统的稳态误差80

3.3  身管武器瞄控系统的时域性能分析86

3.4  导弹横滚控制系统的分析与设计88

3.4.1  横滚控制系统设计要求的分析89

3.4.2  横滚控制系统的传递函数90

3.4.3  控制器增益的选取92

3.5  基于Matlab编程的导弹控制系统时域分析95

3.5.1  导弹自动驾驶系统的稳定性分析95

3.5.2  导弹舵回路动态特性96

习题98

第4章  控制系统的根轨迹分析101

4.1  根轨迹法的概念和绘制101

4.2  线性系统根轨迹分析方法119

4.2.1  主导极点的概念119

4.2.2  增加开环零极点对根轨迹的影响122

4.3  舰载激光武器控制系统的根轨迹分析123

4.4  用根轨迹法分析鱼雷航向控制系统127

4.5  导弹末弹道速度控制系统设计130

4.5.1  控制系统参数分析131

4.5.2  控制器参数设计131

习题134

第5章  控制系统的频率特性分析137

5.1  频率特性与频域稳定判据137

5.1.1  频率特性的概念137

5.1.2  典型环节的频率特性140

5.1.3  频域稳定判据157

5.2  控制系统的相对稳定性163

5.2.1  相对稳定性163

5.2.2  稳定裕度的求取方法165

5.3  控制系统频率特性分析168

5.3.1  开环频率特性分析168

5.3.2  闭环系统的频域性能指标170

5.4  导弹纵向控制系统的频率特性分析176

5.4.1  俯仰角稳定回路频域特性分析176

5.4.2  高度稳定回路频率特性分析178

5.5  鱼雷纵倾控制系统的频率特性分析180

习题186

第6章  反馈控制系统校正设计188

6.1  校正的基本概念与常用校正网络188

6.1.1  校正的基本概念189

6.1.2  常用校正网络及其特性193

6.2  控制系统校正方法200

6.2.1  串联校正200

6.2.2  期望频率特性法校正207

6.2.3  反馈校正213

6.3  Matlab辅助鱼雷航向控制系统校正设计215

6.4  身管武器瞄控系统的对数频率特性综合设计220

6.4.1  系统动态性能分析220

6.4.2  PID控制器设计221

6.5  鱼雷横滚角稳定系统校正设计223

6.5.1  鱼雷横滚特性及性能要求223

6.5.2  具有阻尼回路的横滚稳定系统225

6.5.3  具有超前校正网络的横滚稳定系统227

6.5.4  设计超前校正网络229

习题231

第7章  控制系统的状态空间描述234

7.1  状态空间和状态方程234

7.1.1  状态空间描述的基本概念234

7.1.2  状态空间模型的状态变量图描述240

7.2  控制系统数学模型变换243

7.2.1  状态向量的线性变换243

7.2.2  系统数学模型的转换249

7.2.3  系统的传递函数矩阵262

7.3  线性系统动态分析266

7.3.1  线性定常系统状态方程的解266

7.3.2  线性时变系统状态方程的解276

7.4  水下航行器的深度控制系统分析280

7.4.1  深度控制系统的传递函数281

7.4.2  稳定性分析282

7.4.3  系统的响应特性分析283

习题285

第8章  控制系统的状态空间分析287

8.1  线性系统能控性和能观测性的概念287

8.2  线性定常连续系统能控性判据和能观测性判据291

8.3  线性系统的结构分解306

8.4  李雅普诺夫稳定性分析316

8.4.1  李雅普诺夫意义下的稳定性问题317

8.4.2  李雅普诺夫稳定性理论320

习题330

第9章  状态反馈与状态观测器设计331

9.1  状态反馈与输出反馈331

9.2  反馈控制对能控性与能观测性的影响333

9.3  闭环系统极点配置335

9.3.1  采用状态反馈配置闭环系统极点336

9.3.2  采用线性非动态输出反馈至参考输入配置闭环系统极点339

9.3.3  镇定问题340

9.4  状态观测器341

9.4.1  全维观测器的构造思想341

9.4.2  闭环观测器极点配置343

9.4.3  降维观测器346

9.5  采用状态观测器的状态反馈系统351

9.6  解耦控制356

9.7  线性控制系统理论的工程应用举例361

9.7.1  稳态精度与跟踪问题361

9.7.2  倒立摆控制系统设计363

9.7.3  基于状态空间综合法的鱼雷航向控制系统设计实例368

习题373

第10章  控制系统设计375

10.1  控制的概念与数学描述375

10.2  无约束控制的变分方法379

10.2.1  古典变分法379

10.2.2  具有二次型性能指标的线性调解器381

10.2.3  具有二次型性能指标的线性伺服器390

10.3  导弹制导中的二次型控制394

10.4  极小值原理397

10.5  航行器姿态控制系统的小时间控制问题400

10.6  导弹燃料消耗少控制问题407

习题410

参考文献411