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第1章 绪论1

1．1 工程应用背景与意义1

1．2 国内外研究动态及发展趋势2

1．2．1 捷联式导引头与制导控制一体化技术研究状况2

1．2．2 视线稳定平台及其控制技术研究状况4

1．2．3 目标跟踪与视线角速率提取技术研究状况7

1．2．4 国内外研究现状及发展趋势8

1．3 本书的主要内容和特色9

第2章 转动刚体运动学与动力学理论11

2．1 刚体运动学11

2．1．1 点的位置向量及其表示方法12

2．1．2 方向余弦矩阵及其正交性15

2．1．3 刚体的欧拉（Euler）角18

2．1．4 哥氏（Coriolis）定理20

2．2 四元数与刚体定位22

2．2．1 四元数基本理论23

2．2．2 四元数描述刚体定点转动24

2．2．3 四元数微分方程及其数值求解25

2．2．4 四元数与方向余弦、欧拉角的关系29

2．3 刚体动力学30

2．3．1 转动惯量30

2．3．2 刚体动量矩与动量矩定理32

2．3．3 欧拉动力学方程33

2．4 本章小结34

第3章 鲁棒控制理论35

3．1 鲁棒控制数学基础35

3．1．1 空间概念35

3．1．2 矩阵的奇异值36

3．1．3 向量和矩阵的范数37

3．1．4 信号和系统的范数38

3．1．5 H∞范数与Riccati方程41

3．1．6 灵敏度函数和补灵敏度函数42

3．1．7 控制系统的稳定性44

3．1．8 李雅普诺夫方程47

3．1．9 线性分式变换48

3．2 鲁棒控制基本思想51

3．3 不确定性的描述52

3．3．1 非结构不确定性52

3．3．2 结构不确定性55

3．4 H∞控制理论55

3．4．1 H∞标准控制问题56

3．4．2 H∞标准控制包含的控制问题57

3．4．3 不确定系统的鲁棒稳定性与鲁棒性能63

3．5 本章小结66

第4章 目标跟踪与滤波理论67

4．1 卡尔曼滤波理论67

4．1．1 卡尔曼滤波的基本思想67

4．1．2 离散型卡尔曼滤波基本方程68

4．1．3 卡尔曼滤波器运行机制70

4．1．4 连续随机系统的离散化73

4．2 目标机动模型76

4．2．1 常速度模型76

4．2．2 常加速度模型77

4．2．3 相关噪声模型78

4．3 常增益目标跟踪滤波器80

4．3．1 α－β－γ滤波器80

4．3．2 α－β滤波器82

4．4 本章小结83

第5章 导引头视线平台空域稳定技术84

5．1 导引头概述84

5．2 空域稳定原理86

5．2．1 直接视线稳定86

5．2．2 间接视线稳定87

5．3 空域稳定方式87

5．3．1 动力陀螺稳定88

5．3．2 积分陀螺稳定89

5．3．3 速率陀螺稳定89

5．3．4 捷联稳定91

5．4 速率陀螺稳定平台性能分析91

5．4．1 稳定平台构成与原理91

5．4．2 稳定回路控制系统分析93

5．4．3 稳定平台性能评估96

5．4．4 稳定平台系统设计原则97

5．5 捷联稳定平台100

5．5．1 捷联稳定平台概念100

5．5．2 捷联稳定需要解决的问题101

5．6 本章小结102

第6章 捷联式天线平台系统动力学模型103

6．1 平台系统结构与坐标系定义及变换103

6．1．1 系统结构配置103

6．1．2 坐标系定义与坐标变换103

6．2 平台框架运动学关系105

6．2．1 框架角速度105

6．2．2 框架角加速度106

6．3 平台框架动力学建模及其特性分析108

6．3．1 内框动力学模型108

6．3．2 外框动力学模型109

6．3．3 动力学模型仿真分析110

6．4 天线平台控制对象数学模型112

6．5 本章小结115

第7章 捷联式天线平台的稳定性能研究及其数字控制技术116

7．1 捷联稳定原理110

7．2 捷联式天线平台的稳定控制方案及稳定性能研究118

7．2．1 天线平台的捷联稳定方案118

7．2．2 捷联稳定性能仿真分析120

7．3 捷联式天线平台的2种稳定实现方法121

7．3．1 角速度补偿方法122

7．3．2 角位置补偿方法123

7．3．3 仿真结果与分析126

7．4 捷联式天线平台数字稳定技术及仿真132

7．4．1 天线捷联稳定的离散递推算法132

7．4．2 数字仿真结果134

7．5 本章小结136

第8章 捷联式天线平台鲁棒两自由度H∞控制器设计138

8．1 具有扰动补偿的鲁棒两自由度H∞控制器的提出138

8．1．1 鲁棒两自由度H∞控制器结构138

8．1．2 鲁棒两自由度H∞控制器性能139

8．2 模型的不确定性分解及标准H∞控制问题的形成140

8．2．1 模型的不确定性分解140

8．2．2 化为标准H∞控制问题141

8．2．3 广义受控对象的状态空间实现144

8．3 捷联式天线稳定平台系统不确定性模型的建立145

8．3．1 控制对象数学模型的不确定性分析145

8．3．2 系统参数描述及稳定性判定147

8．4 捷联式天线稳定平台具有扰动补偿的鲁棒两自由度H∞控制器设计148

8．4．1 期望性能要求148

8．4．2 权函数的选取148

8．4．3 设计及仿真结果149

8．5 本章小结154

第9章 捷联式天线平台的角跟踪系统设计155

9．1 角跟踪系统总体设计思想155

9．2 角跟踪系统数学建模156

9．3 机动目标跟踪及视线角速率的估计159

9．3．1 单通道滤波模型159

9．3．2 仿真结果与分析160

9．4 双通道耦合目标跟踪滤波器设计162

9．4．1 两通道耦合滤波模型建立162

9．4．2 滤波参数的确定164

9．5 目标跟踪滤波与捷联稳定控制系统闭环仿真165

9．6 本章小结169

第10章 MATLAB控制系统设计工具介绍170

10．1 基于SIMULINK模型的图形用户接口工具170

10．2 MATLAB工具箱174

10．2．1 控制系统工具箱174

10．2．2 鲁棒控制工具箱178

10．3 基于MATLAB／dSPACE的半实物仿真工具180

10．3．1 MATLAB／dSPACE半实物仿真思想180

10．3．2 MATLAB／dSPACE集成仿真系统182

10．3．3 利用dSPACE进行控制系统的开发184

10．4 本章小结186

第11章 捷联式稳定平台MATLAB数学建模与仿真187

11．1 SIMULINK建模187

11．1．1 稳定平台框架动力学SIMULINK建模187

11．1．2 稳定平台控制系统匹配滤波模型189

11．2 M语言建模仿真190

11．2．1 鲁棒控制器设计仿真190

11．2．2 跟踪滤波器设计仿真202

11．3 SIMULINK与M语言混合建模仿真209

11．3．1 速度与位置捷联稳定性能比较仿真209

11．3．2 捷联稳定与跟踪滤波联合仿真215

11．3．3 捷联稳定跟踪与制导控制一体化仿真218

11．4 本章小结223

第12章 捷联导引头技术研究进展及展望224

12．1 概述224

12．2 捷联稳定技术的应用225

12．2．1 捷联稳定算法的实现226

12．2．2 速率陀螺安装位置对捷联稳定算法的影响230

12．3 全捷联式导引头制导技术231

12．3．1 坐标系定义与坐标变换232

12．3．2 捷联式干涉仪导引头系统组成233

12．3．3 相位干涉仪导引头捷联解耦技术234

12．3．4 天线罩引起的干涉仪测相误差及补偿措施237

12．3．5 捷联解耦性能的误差分析239

12．4 捷联式导引头在多模复合制导中的应用240

12．4．1 多模复合寻的制导技术240

12．4．2 捷联式导引头在双模复合寻的制导中的应用242

12．5 导引头技术发展趋势244

12．5．1 软件雷达导引头技术244

12．5．2 智能导引头技术245

12．6 本章小结247

参考文献249