高超聲速飛行器控制關(guān)聯(lián)建模與性能優(yōu)化技術(shù)
定 價(jià):180 元
叢書名:高超聲速出版工程(第二期)
- 作者:陳柏屹,劉燕斌,楊志紅
- 出版時(shí)間:2025/10/1
- ISBN:9787030835925
- 出 版 社:科學(xué)出版社
- 中圖法分類:V47
- 頁碼:341
- 紙張:
- 版次:1
- 開本:B5
本書作為航空航天飛行器設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一本專著,以高超聲速飛行器一體化建模及模型應(yīng)用為核心,從高超聲速飛行器動(dòng)力學(xué)特性與控制研究中的關(guān)鍵問題入手,系統(tǒng)梳理并歸納高超聲速飛行器的發(fā)展現(xiàn)狀、設(shè)計(jì)難點(diǎn)以及未來的發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí),深入剖析模型數(shù)據(jù)快速獲取、剛彈耦合動(dòng)力學(xué)特性、機(jī)身推進(jìn)一體化設(shè)計(jì)以及多系統(tǒng)耦合的綜合設(shè)計(jì)等關(guān)鍵問題。書中還總結(jié)高超聲速空氣動(dòng)力學(xué)工程建模、超燃動(dòng)壓推進(jìn)系統(tǒng)建模、剛彈耦合動(dòng)力學(xué)建模,以及面向控制的代理建模方法。進(jìn)而,從飛行器多系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性分析、基于保護(hù)映射理論的預(yù)設(shè)性能控制以及控制關(guān)聯(lián)的性能評(píng)估與優(yōu)化設(shè)計(jì)三個(gè)維度,全方位闡述高超聲速飛行器一體化模型的具體設(shè)計(jì)及應(yīng)用。
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2012年9月至2019年3月:南京航空航天大學(xué),導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制,博士
2010年8月至2012年6月:烏克蘭國立航空航天大學(xué),信息工程,本科
2008年9月至2010年6月:南京航空航天大學(xué),信息工程,本科2022年1月至今:南京航空航天大學(xué),副教授
2019年5月至2022年1月:南京航空航天大學(xué),力學(xué)博士后,副研究員高超聲速飛行力學(xué)與控制以第一作者和通訊作者發(fā)表期刊論文13篇,其中SCI收錄9篇(中科院二區(qū)以上5篇,頂刊2篇)
1.C NIU, X YAN, B CHEN* Control-oriented modeling of a high-aspect-ratio flying wing with coupled flight dynamics Chinese Journal of Aeronautics, 2022, 4.499, Q1
2."B CHEN, Y LIU*, H SHEN, H LEI, Y LU" Performance limitation in trajectory tracking control for air-breathing hypersonic vehicles Chinese Journal of Aeronautics, 2019, 4.499, Q1
等等《空天技術(shù)》,青年編委
《海軍航空大學(xué)學(xué)報(bào)》,青年編委
CAA無人飛行器自主控制專委會(huì)委員
目錄
叢書序
前言
第1章概述11.1高超聲速飛行器的發(fā)展現(xiàn)狀/1
1.1.1高超聲速飛行器發(fā)展歷程/1
1.1.2高超聲速飛行器分類與總體設(shè)計(jì)/6
1.1.3典型吸氣式高超聲速飛行器/12
1.2高超聲速飛行器動(dòng)力學(xué)控制關(guān)聯(lián)建模的研究現(xiàn)狀/14
1.2.1高超聲速飛行器動(dòng)力學(xué)特性/14
1.2.2動(dòng)力學(xué)建;A(chǔ)理論/18
1.2.3控制關(guān)聯(lián)建模/19
1.3高超聲速飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀/24
1.3.1控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題/24
1.3.2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法/25
1.4高超聲速飛行器性能優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀/30
1.4.1性能優(yōu)化設(shè)計(jì)方法/30
1.4.2性能優(yōu)化設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)平臺(tái)/35
1.5高超聲速飛行器融合控制的優(yōu)化設(shè)計(jì)難點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)/37
1.5.1數(shù)據(jù)模型快速獲取/37
1.5.2機(jī)身推進(jìn)一體化/39
1.5.3剛彈耦合動(dòng)力學(xué)/40
1.5.4融合控制的多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化/42
1.6本書內(nèi)容安排/44
參考文獻(xiàn)/46
第2章高超聲速飛行器多學(xué)科工程建模方法492.1高超聲速飛行器幾何建模方法/49
2.1.1二維幾何描述方法/50
2.1.2三維幾何描述方法/62
2.1.3高超聲速飛行器外形參數(shù)化方法/63
2.2高超聲速飛行器氣動(dòng)特性工程建模/68
2.2.1高超聲速飛行器面元法/68
2.2.2四邊形面元法/69
2.2.3三角形面元法/70
2.2.4高超聲速飛行器工程估算方法/71
2.2.5非定常氣動(dòng)特性計(jì)算/89
2.3高超聲速飛行器推進(jìn)特性工程建模/91
2.3.1進(jìn)氣道特性二維仿真/92
2.3.2沖壓推進(jìn)內(nèi)流道準(zhǔn)一維流動(dòng)仿真/96
2.4高超聲速飛行器多精度模型代理技術(shù)/100
2.4.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)/101
2.4.2靈敏度分析/102
2.4.3模型選擇/106
2.4.4模型驗(yàn)證/109
2.4.5算力模型代理/109
參考文獻(xiàn)/116
第3章高超聲速飛行器控制關(guān)聯(lián)建模方法1193.1高超聲速飛行器多學(xué)科動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)/119
3.1.1坐標(biāo)系及其轉(zhuǎn)換/119
3.1.2六自由度剛體飛行力學(xué)模型/130
3.2高超聲速飛行器結(jié)構(gòu)彈性關(guān)聯(lián)性分析/135
3.2.1彈性建;A(chǔ)/137
3.2.2假設(shè)模態(tài)法/140
3.2.3基于有限元法的模態(tài)分析/142
3.2.4基于拉格朗日方程的剛彈耦合動(dòng)力學(xué)模型/145
3.3氣動(dòng)/推進(jìn)/控制關(guān)聯(lián)性分析/156
3.3.1氣動(dòng)與推進(jìn)之間的耦合/156
3.3.2氣動(dòng)與彈性之間的耦合/157
3.3.3推進(jìn)與彈性之間的耦合/158
3.3.4控制與氣動(dòng)/推進(jìn)之間的耦合/158
3.4控制關(guān)聯(lián)模型提取/161
3.4.1力學(xué)特性控制關(guān)聯(lián)/161
3.4.2動(dòng)力學(xué)特性控制關(guān)聯(lián)/169
參考文獻(xiàn)/180
目錄viiviii高超聲速飛行器控制關(guān)聯(lián)建模與性能優(yōu)化技術(shù)第4章高超聲速飛行器動(dòng)力學(xué)特性分析1824.1高超聲速飛行器控制關(guān)聯(lián)的穩(wěn)定性/183
4.1.1高超聲速飛行器縱向靜穩(wěn)定性/183
4.1.2高超聲速飛行器橫航向靜穩(wěn)定性/185
4.1.3高超聲速飛行器動(dòng)穩(wěn)定性/186
4.2飛行器高速與低速飛行特性的對(duì)比分析/187
4.2.1飛行器長、短周期運(yùn)動(dòng)特性/187
4.2.2飛行器航跡姿態(tài)的關(guān)系/191
4.2.3飛行器特征向量靈敏度分析/193
4.3閉環(huán)系統(tǒng)性能極限理論/195
4.3.1零可控區(qū)域/196
4.3.2魯棒性與帶寬邊界/206
4.4飛行品質(zhì)評(píng)估/211
4.4.1飛行品質(zhì)與指標(biāo)體系/212
4.4.2高超聲速飛行器飛行品質(zhì)分析流程/218
4.4.3等效擬配/222
4.5飛行品質(zhì)評(píng)估示例/231
4.5.1基于鴿群優(yōu)化方法的等效擬配研究/231
4.5.2仿真結(jié)果分析/235
參考文獻(xiàn)/246
第5章高超聲速飛行器基于保護(hù)映射理論的預(yù)設(shè)性能控制2495.1保護(hù)映射理論的基本原理/249
5.1.1數(shù)學(xué)工具/249
5.1.2保護(hù)映射的定義和性質(zhì)/252
5.2基于保護(hù)映射理論的不確定性系統(tǒng)穩(wěn)定性分析/255
5.2.1單參數(shù)系統(tǒng)的性能分析/255
5.2.2雙參數(shù)系統(tǒng)的性能分析/256
5.3基于保護(hù)映射理論的自適應(yīng)軌跡跟蹤控制器設(shè)計(jì)/258
5.3.1單調(diào)度變量系統(tǒng)控制器參數(shù)自動(dòng)確定方法/259
5.3.2雙調(diào)度變量系統(tǒng)控制器參數(shù)自動(dòng)確定方法/262
5.4高超聲速飛行器保護(hù)映射控制仿真示例/264
5.4.1基于保護(hù)映射理論的高超聲速飛行器切換H∞控制器設(shè)計(jì)/264
5.4.2高超聲速飛行器迎角調(diào)節(jié)變?cè)鲆婵刂破髟O(shè)計(jì)與仿真/281
參考文獻(xiàn)/288
第6章高超聲速飛行器控制關(guān)聯(lián)的性能評(píng)估與優(yōu)化設(shè)計(jì)2916.1控制關(guān)聯(lián)的性能迭代問題/292
6.1.1經(jīng)典優(yōu)化問題/292
6.1.2多學(xué)科優(yōu)化問題/293
6.1.3多學(xué)科優(yōu)化分類/296
6.2問題簡化與優(yōu)化策略/299
6.2.1本體簡化策略/300
6.2.2軌跡設(shè)計(jì)策略/301
6.2.3分層優(yōu)化策略/301
6.2.4任務(wù)性能的優(yōu)化方法/302
6.3性能優(yōu)化設(shè)計(jì)示例分析/304
6.3.1高超聲速飛行器飛行品質(zhì)評(píng)估示例/304
6.3.2本體/控制優(yōu)化示例/307
6.3.3融合控制的本體/軌跡優(yōu)化示例/311
6.3.4一體化設(shè)計(jì)的應(yīng)用示例/315
6.4高超聲速飛行器早期設(shè)計(jì)階段軟件簡介/329
6.4.1軟件設(shè)計(jì)目標(biāo)/329
6.4.2軟件基本結(jié)構(gòu)和環(huán)境/330
6.4.3主要功能模塊/331
參考文獻(xiàn)/339