内容简介

空天高速飞行器在未来装备发展和进入太空领域将发挥战略引导作用。由于空天高速飞行器特殊的机体/发动机一体化设计、超高的飞行速度和复杂多变的飞行环境，空天高速飞行器比传统的飞行器具有更加显著的快时变、强耦合和非线性的不确定性约束。本书旨在填补国内在该领域的空白，针对空天高速飞行器与传统飞行器截然不同的、独特的动力学特性，不是将传统的飞行控制技术简单、机械地移植到空天高速飞行器的飞行控制方案中，而是采用新型的变体变形控制、多操纵面控制和等离子体主动控制方法，开展为空天高速飞行器“量身定做”却又不失通用性的新控制技术研究。

目录

第1章 研究综述1.1 高超声速飞行器综述1.2 高超声速飞行控制技术综述1.2.1 吸气式高超声速飞行器所面临的控制问题1.2.2 空天飞行器所面临的控制问题1.2.3 国外和国内研究进展及现状1.2.4 国内高超声速飞行器发展概况1.2.5 空天高超声速飞行器异类操控技术的基础技术1.3 本书的章节安排参考文献第2章 空天高速飞行器混合异类多操纵面控制2.1 引言2.2 国内外研究现状2.2.1 控制分配技术2.2.2 异类操纵机构2.2.3 高速主动流动控制2.3 动力学建模与分析2.3.1 坐标系定义及转换2.3.2 动力学和运动学建模2.4 异类多执行机构的空天高速飞行器模型2.4.1 模型介绍2.4.2 控制系统建模2.4.3 气动力和气动力矩模型解析2.5 RCS模型2.5.1 RCS模型及控制机理2.6 等离子体合成射流用于高速控制2.6.1 等离子合成射流激励器2.6.2 等离子合成射流对斜激波的控制2.6.3 等离子合成射流在高速流场中的姿态控制2.7 等离子体超声速流动控制2.7.1 Q-DC等离子体主动流动控制概念2.7.2 超声速来流下Q-DC等离子体驱动特性2.7.3 基于Q-DC等离子体激励的气动力矩控制2.8 操纵机构分配算法2.8.1 异类执行机构分配方案2.8.2 故障重构2.8.3 工作模式切换机制2.9 混合异类操纵控制分配方法2.9.1 二次规划分配算法2.9.2 粒子群算法2.9.3 离散粒子群算法2.9.4 粒子群算法改进2.9.5 基于粒子群算法的控制分配2.10 仿真分析参考文献第3章 空天高速飞行器变体变形控制3.1 变体变形设计的引入3.2 空天高速飞行器变体模型及特性分析3.2.1 质心动力学模型3.2.2 质心运动学模型3.2.3 动力学模型和运动学模型3.2.4 气动数据模型3.3 模态划分及特性分析3.3.1 起飞爬升模态下所受约束3.3.2 巡航模态下所受约束3.3.3 俯冲模态下所受约束3.4 空天变体飞行器增益协调鲁棒控制系统设计3.4.1 增益协调鲁棒参数化控制方法3.4.2 增益协调鲁棒参数化控制系统设计步骤3.4.3 空天高速飞行器变形后的增益协调鲁棒参数化控制3.5 空天高速飞行器控制系统的非线性数值仿真3.5.1 爬升段仿真3.5.2 巡航段仿真3.5.3 俯冲段仿真参考文献第4章 空天高速飞行器LPV变形控制4.1 空天高速飞行器变体气动与结构问题4.1.1 高速变体飞行器的非线性动力学4.1.2 高速变体飞行器的主动控制4.1.3 变体飞行器弹性模态及稳定性分析研究4.2 高速变体飞行器非线性刚体模型建立4.2.1 坐标系变换4.2.2 纵向动力学模型推导4.2.3 气动数据计算4.2.4 高速变体飞行器运动学插值模型4.2.5 纵向变翼展特性分析4.2.6 高速变体飞行器纵向仿真4.3 多刚体时变非线性模型转换LPV模型4.3.1 LPV理论与方法4.3.2 LPV模型平衡点选取4.3.3 状态空间模型提取4.3.4 高速变体飞行器线性变参数模型转换4.3.5 LQR控制仿真4.3.6 高速变体飞行器LPV建模仿真验证4.4 高超声速变体飞行器控制器设计及仿真与分析4.4.1 多胞LPV模型鲁棒控制器设计4.4.2 多胞模型鲁棒控制器闭环仿真参考文献第5章 空天高速飞行器耦合度量化协调操控5.1 国内外研究现状5.1.1 高超声速飞行器耦合状态分析方法5.1.2 飞行器协调控制方法研究现状5.2 高超声速稳定性与机动性协调控制问题5.3 乘波体空天高速飞行器的耦合控制5.3.1 建模分析5.3.2 考虑流体质量变化的飞行器运动建模5.4 基于耦合度量化的空天高速飞行器协调滑模控制技术5.4.1 空天高速飞行器耦合度量化与分析5.4.2 空天高速飞行器协调滑模控制方法设计5.5 引入吸气式电推进系统的控制方法研究5.5.1 引入吸气式电推进系统的研究背景5.5.2 吸气式电推进系统结构改进设计5.5.3 吸气式电推进系统的数学建模5.5.4 引入吸气式电推进系统的姿态控制方法参考文献附录 X-37B气动参数模型