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第一章 飞行器制导控制系统概述1

1.1 目标和飞行环境1

1.1.1 目标的物理特性1

1.1.2 目标的电磁特性2

1.1.3 目标的干扰特性2

1.1.4 飞行环境特性3

1.2 精确制导飞行器3

1.2.1 空基制导武器4

1.2.2 天基制导武器10

1.2.3 临近空间制导武器13

1.3 导弹制导和控制系统15

1.3.1 制导控制系统工作原理15

1.3.2 制导性能指标16

1.3.3 制导控制系统分类17

1.3.4 制导控制系统构成20

1.4 航天器飞行控制系统23

1.4.1 轨道控制系统构成24

1.4.2 姿态控制系统构成26

第二章 飞行器常用坐标系31

2.1 坐标系建立的一般原则31

2.2 导弹坐标系及变换31

2.2.1 导弹坐标系32

2.2.2 导弹坐标系变换33

2.3 航天器坐标系及变换40

2.3.1 航天器坐标系40

2.3.2 航天器坐标系变换44

第三章 导弹飞行动力学模型45

3.1 导弹所受空气作用力45

3.1.1 气动外形与总气动力45

3.1.2 升力和侧力47

3.1.3 阻力48

3.2 导弹所受空气作用力矩50

3.2.1 总气动力矩50

3.2.2 压心和焦点51

3.2.3 俯仰力矩51

3.2.4 偏航力矩57

3.2.5 滚转力矩57

3.3 导弹所受推力和重力59

3.3.1 推力59

3.3.2 重力60

3.4 导弹动力学运动方程组60

3.4.1 动力学方程61

3.4.2 运动学方程65

3.4.3 其它约束方程66

3.4.4 导弹的一般运动方程组68

3.5 导弹运动的分解70

3.5.1 纵向运动和侧向运动70

3.5.2 铅垂面运动和水平面运动72

3.6 弹道与过载75

3.6.1 质心运动与弹道75

3.6.2 机动性与过载77

第四章 导弹飞行控制方法82

4.1 动态特性分析方法82

4.1.1 导弹的扰动运动82

4.1.2 线性化与系数冻结法83

4.1.3 稳定性与操纵性91

4.2 导弹动态特性分析94

4.2.1 纵向动态特性分析94

4.2.2 侧向动态特性分析107

4.3 导弹运动的稳定控制111

4.3.1 倾斜运动的稳定112

4.3.2 俯仰运动的稳定117

4.4 导弹运动控制系统118

4.4.1 姿态控制系统119

4.4.2 高度和航向控制系统120

第五章 导弹制导方法125

5.1 相对运动方程125

5.1.1 寻的制导的相对运动方程125

5.1.2 遥控制导的相对运动方程127

5.2 追踪法128

5.2.1 弹道方程128

5.2.2 命中时间129

5.2.3 法向过载130

5.2.4 允许攻击区131

5.3 平行接近法133

5.3.1 直线弹道的条件133

5.3.2 法向过载134

5.4 比例导引法135

5.4.1 弹道特性136

5.4.2 比例系数的选择139

5.4.3 广义比例导引法139

5.5 三点法140

5.5.1 弹道方程142

5.5.2 转弯速率144

5.5.3 等法向加速度曲线146

5.5.4 攻击禁区147

5.6 前置量法147

5.6.1 弹道方程148

5.6.2 转弯速率149

5.6.3 半前置量法151

第六章 航天器姿轨运动模型152

6.1 轨道运动的基本定律152

6.1.1 开普勒定律152

6.1.2 牛顿运动定律154

6.2 二体问题与轨道运动方程154

6.2.1 N体问题154

6.2.2 二体运动方程157

6.3 航天器轨道描述159

6.3.1 轨道的几何描述159

6.3.2 轨道根数描述163

6.4 航天器的姿态运动方程165

6.4.1 姿态运动学方程165

6.4.2 姿态动力学方程168

6.5 航天器的一般运动方程171

6.5.1 六自由度运动方程171

6.5.2 六自由度线性化运动方程172

6.6 摄动问题174

6.6.1 摄动力与轨道摄动174

6.6.2 摄动力矩与姿态摄动177

第七章 航天器姿轨控制181

7.1 轨道保持181

7.2 异面和共面轨道机动182

7.2.1 轨道机动的概念182

7.2.2 平面外的轨道机动183

7.2.3 平面内的轨道机动185

7.3 霍曼转移188

7.4 航天器的再入返回190

7.4.1 再入返回原理190

7.4.2 再入返回控制过程191

7.4.3 再入返回方式193

7.5 被动姿态稳定：自旋196

7.5.1 自旋航天器的稳定与章动196

7.5.2 自旋航天器的章动阻尼202

7.6 主动姿态稳定：喷气推力206

7.6.1 喷气推力姿态稳定系统206

7.6.2 喷气推力系统的非线性控制208

7.7 自旋稳定航天器的喷气姿态机动212

第八章 航天器相对运动控制217

8.1 相对运动问题217

8.1.1 航天器的空间交会217

8.1.2 空间交会中的相对运动动力学与控制219

8.2 近圆轨道相对运动模型223

8.2.1 相对运动坐标系223

8.2.2 近圆轨道的HCW方程224

8.2.3 HCW方程的解226

8.3 视线约束的脉冲推力制导229

8.3.1 最大视线角229

8.3.2 参考视线约束的多脉冲制导律230

8.4 非开普勒轨道相对运动的连续推力控制234

8.4.1 近圆轨道目标悬停控制234

8.4.2 最优滑模变结构控制240

8.4.3 动态逆最优控制247

第九章 远程导弹制导与控制251

9.1 远程导弹运动方程251

9.1.1 一般运动方程251

9.1.2 远程导弹弹道设计270

9.2 远程导弹制导方法275

9.2.1 摄动制导法276

9.2.2 显式制导法279

9.3 远程导弹飞行稳定性与姿态控制282

9.3.1 线性化姿态运动方程282

9.3.2 刚性弹体姿态运动稳定289

9.3.3 刚性弹体姿态运动控制295

第十章 高超声速飞行器制导与控制298

10.1 高超声速飞行器概述298

10.1.1 再入高超声速飞行器298

10.1.2 返回飞船302

10.1.3 吸气式高超声速飞行器303

10.1.4 组合动力高超声速飞行器305

10.2 高超声速飞行器运动方程306

10.2.1 高超声速运动坐标系306

10.2.2 运动方程一般形式与计算方程310

10.2.3 运动方程组的简化316

10.3 高超声速飞行器轨迹优化与制导317

10.3.1 高超声速飞行器轨迹优化方法综述317

10.3.2 高超声速飞行器一般制导方法324

10.4 高超声速飞行器控制律345

10.4.1 高超声速飞行器控制律研究进展346

10.4.2 高超声速飞行器控制方法介绍347

参考文献355