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第1章 绪论1

1.1 舰载激光武器跟瞄技术概述1

1.1.1 ATP与跟瞄系统定义2

1.1.2 舰载激光武器跟瞄系统2

1.2 舰载激光武器系统的发展概况3

1.2.1 海军激光武器系统3

1.2.2 战术激光系统4

1.2.3 海上激光验证系统5

1.3 光电跟踪系统的发展概况6

1.3.1 光电跟踪系统提高跟踪精度的主要途径6

1.3.2 典型的光电跟踪系统7

1.3.3 相关领域的研究概况8

第2章 舰载激光武器跟瞄系统的数学模型11

2.1 复合轴系统11

2.1.1 多变量控制与二维关联控制11

2.1.2 复合轴系统控制的原理15

2.1.3 复合轴系统稳定性分析16

2.1.4 复合轴系统响应速度和跟踪精度分析18

2.2 粗跟踪系统的数学模型19

2.2.1 目标探测、图像信号处理及解算单元20

2.2.2 速度稳定及伺服回路的数学模型22

2.2.3 位置环的数学模型25

2.3 精跟踪系统的数学模型26

2.3.1 两驱动轴快速反射镜的驱动结构26

2.3.2 音圈电机驱动器原理及数学模型27

2.3.3 PZT的原理及数学模型30

第3章 舰载激光武器跟瞄系统的性能指标及精度需求33

3.1 捕获性能要求33

3.1.1 捕获概率33

3.1.2 捕获时间34

3.2 跟踪瞄准的精度需求和性能指标35

3.2.1 精度需求35

3.2.2 性能指标38

3.3 跟瞄系统的主要误差分析41

第4章 舰艇扰动解算模型44

4.1 舰艇摇摆稳定技术概述44

4.1.1 舰载摇摆稳定平台44

4.1.2 舰载伺服稳定控制技术45

4.2 空间点的位置和运动的描述45

4.2.1 参考系45

4.2.2 坐标表示法和坐标系47

4.2.3 坐标转换49

4.3 舰艇运动分析49

4.3.1 海浪影响下舰船转动运动规律49

4.3.2 舰艇平移运动的影响分析50

4.4 舰艇摇摆姿态分析与扰动解算模型52

4.4.1 定义坐标系52

4.4.2 船摇姿态模型建立52

4.5 舰艇扰动解算模型的仿真验证57

第5章 粗跟踪控制系统的综合与校正58

5.1 基本控制规律58

5.2 控制系统的对数频率特性综合设计法60

5.2.1 系统对开环频率特性的设计要求60

5.2.2 串联控制72

5.2.3 并联控制74

5.2.4 串联控制与并联控制的比较76

5.2.5 串联与并联控制方法的综合应用及局限性77

5.3 控制系统的复合控制79

5.3.1 复合控制系统综合法80

5.3.2 复合控制系统综合法的应用84

5.3.3 复合控制系统分析法88

第6章 粗跟踪系统的模糊控制90

6.1 模糊控制90

6.1.1 模糊控制的结构90

6.1.2 模糊控制器的设计92

6.2 粗跟踪转台的二维模糊控制96

6.2.1 二维模糊控制设计96

6.2.2 基于描述函数法的稳定性分析99

6.2.3 仿真分析102

6.3 基于模糊PID的自适应前馈补偿控制103

6.3.1 模糊PID控制103

6.3.2 基于模糊PID的自适应前馈补偿控制106

6.3.3 仿真分析107

第7章 粗跟踪系统的共轴跟踪控制方法109

7.1 复合控制与共轴跟踪技术109

7.1.1 复合控制109

7.1.2 脱靶量时滞的影响110

7.1.3 粗跟踪系统共轴跟踪技术的原理112

7.2 目标状态预测及跟踪算法研究113

7.2.1 目标运动模型114

7.2.2 滤波算法研究116

7.3 基于ICKF算法的目标状态预测120

7.3.1 坐标系及目标模型选择120

7.3.2 改进CKF算法122

7.4 仿真实验及结果分析124

7.4.1 参数设定124

7.4.2 仿真实验及分析125

第8章 粗跟踪系统的滑模控制方法127

8.1 滑模控制简介127

8.1.1 滑模控制的基本概念127

8.1.2 滑动模态的不变性128

8.2 滑模控制理论128

8.2.1 传统滑模控制理论128

8.2.2 高阶滑模控制理论129

8.2.3 二阶滑模控制129

8.3 粗跟踪系统的双环滑模控制133

8.3.1 速度环控制器设计134

8.3.2 位置环控制器设计136

8.3.3 摩擦力矩及电机力矩波动141

8.4 仿真实验及分析142

8.4.1 速度环仿真及分析142

8.4.2 位置环仿真及分析144

第9章 精跟踪系统设计及其控制方法研究147

9.1 基于四驱动器的FSM系统模型147

9.1.1 控制系统模型147

9.1.2 角自振频率的影响因素分析148

9.2 压电陶瓷驱动FSM的自适应反演滑模控制149

9.2.1 自适应反演滑模控制器设计149

9.2.2 仿真分析152

9.3 双重复合轴系统原理155

9.4 一种新的双重复合轴系统156

9.4.1 双驱动复合控制原理157

9.4.2 双重复合轴系统设计158

9.4.3 仿真分析160

第10章 典型反舰导弹航路的跟踪仿真162

10.1 典型反舰导弹航路模拟162

10.1.1 “鱼叉”反舰导弹航路模拟162

10.1.2 “飞鱼”反舰导弹航路模拟163

10.1.3 “马斯基特”反舰导弹航路模拟164

10.2 仿真分析165

10.2.1 仿真环境设定165

10.2.2 基于共轴跟踪的双重复合轴系统仿真分析166

10.2.3 基于双环滑模控制的双重复合轴系统仿真分析170

参考文献174