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書名:MATLAB在飛行器制導控制繫統研制中的應用

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作者:常曉飛,符文星,陳康 著

出版社：電子工業出版社

出版日期：2020-06-01

ISBN：9787121384868

字數：794000

頁碼：493

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

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內容提要

MATLAB是科學研究、工程設計等眾多領域中數字仿真、輔助設計、算法研究和應用開發的基本工具和愛選軟件，在飛行器制導控制繫統研制過程中有非常廣泛的應用，在方案論證、繫統設計和仿真驗證試驗中發揮了重要的作用。
《MATLAB在飛行器制導控制繫統研制中的應用》內容緊密結合飛行器制導控制繫統的研制過程。首先介紹了MATLAB的基本功能及其在科學計算中的應用；然後，介紹了如何利用相關函數和工具完成線性控制繫統的設計和非線性繫統的構建；接下來，介紹了MATLAB在制導繫統設計中的應用方法，側重於信號濾波、圖像處理、射頻處理等內容； 後，介紹了MATLAB在仿真驗證中的應用，包括蒙特卡羅仿真、仿真加速和半實物仿真等內容，以及如何利用MATLAB開展試驗數據的統計分析方法。
《MATLAB在飛行器制導控制繫統研制中的應用》可作為一般讀者學習和掌握MATLAB/Simulink語言的教科書，也可作為高等學校飛行器設計和導航制導與控制專業的本科生及研究生仿真課程的教材和教學參考書，還可作為相關科研人員學習和應用MATLAB開展制導控制繫統設計的參考資料。

目錄

章 緒論t1
1．1 制導武器制導控制繫統概述t2
1．1．1 制導武器制導控制繫統的概念及組成t2
1．1．2 制導武器的制導控制繫統的研制過程t3
1．2 MATLAB軟件在制導控制繫統研制中的應用t7
1．2．1 MATLAB的發展歷程t8
1．2．2 基於MATLAB開展制導控制繫統設計的優點t9
1．2．3 MATLAB的組成及其在制導控制繫統研制中的應用t10
1．3 本書的結構及內容t17
第2章 MATLAB程序語言設計基礎t19
2．1 MATLAB 軟件界面簡介t19
2．1．1 MATLAB軟件界面t19
2．1．2 MATLAB軟件設置t20
2．2 MATLAB語言中的變量及命令行窗口的基本操作t22
2．2．1 MATLAB語言中的變量及數據結構t22
2．2．2 MATLAB語言中命令行窗口的操作t24
2．3 MATLAB語言中數據的運算方法t26
2．3．1 Matlab語言中數據的創建t26
2．3．2 Matlab語言中數據的標識與尋訪t30
2．3．3 Matlab語言中數據的運算處理t31
2．4 MATLAB 函數的編寫與調試t35
2．4．1 M文件的分類素t35
2．4．2 M函數的類別t37
2．4．3 M語言中的控制流t38
2．4．4 M函數的參數傳遞t42
2．4．5 M文件編輯器簡介t42
2．4．6 M語言的編程技巧、調試方法與耗時測試t43
2．5 MATLAB的數據曲線繪制t46
2．5．1 二維曲線及修飾方法t46
2．5．2 三維繪圖及修飾方法t49
2．5．3 特殊曲線的繪制方法t53
2．6 本章要點小結t54
第3章 MATLAB與科學計算t55
3．1 利用MATLAB求解線性代數問題t55
3．1．1 矩陣的基本分析方法t55
3．1．2 代數方程的求解t59
3．2 利用MATLAB求解微積分問題t63
3．2．1 MATLAB中微積分問題的解析解求解方法t63
3．2．2 MATLAB中微積分問題的數值解求解方法t66
3．2．3 常微分方程的數值求解方法t68
3．3 利用MATLAB求解優化問題t71
3．3．1 非線性方程組的求解t72
3．3．2 無約束情況下優化問題的求解t73
3．3．3 約束情況下優化問題的求解t74
3．3．4 優化問題求解函數的設置t76
3．4 利用MATLAB進行插值、擬合和統計t77
3．4．1 數據的插值處理t77
3．4．2 曲線數據的擬合t79
3．4．3 數據的生成和統計t81
3．5 本章要點小結t84
第4章 基於飛行器線性模型的控制繫統設計t85
4．1 飛行器數學模型的建立t85
4．1．1 典型飛行器剛體動力學模型t86
4．1．2 飛行器的小擾動線性化模型t92
4．1．3 飛行器動力學繫統的傳遞函數t94
4．2 飛行器控制繫統的典型繫統結構t96
4．2．1 飛行器控制繫統的任務需求t96
4．2．2 典型過載控制繫統結構組成t97
4．2．3 典型姿態控制繫統結構組成t100
4．3 線性繫統模型在MATLAB環境中的描述方法t101
4．3．1 線性連續繫統模型在MATLAB中的描述方法t101
4．3．2 線性離散時間模型在MATLAB中的描述方法t105
4．3．3 線性繫統模型之間的相互轉換t107
4．3．4 線性繫統模型的連接處理t110
4．4 利用MATLAB開展線性控制繫統的特性分析t113
4．4．1 基於MATLAB的線性控制繫統的穩定性分析t114
4．4．2 基於MATLAB的線性控制繫統的狀態可控性和可觀性分析t119
4．4．3 基於MATLAB的線性繫統規範分解t121
4．5 利用MATLAB開展線性控制繫統的時域分析t122
4．5．1 線性控制繫統的時域分析方法t122
4．5．2 MATLAB在線性控制繫統的時域分析中的應用t125
4．6 利用MATLAB開展線性控制繫統的根軌跡分析t130
4．6．1 線性控制繫統的根軌跡分析方法t130
4．6．2 MATLAB在線性控制繫統的根軌跡繪制函數t132
4．7 利用MATLAB開展線性控制繫統的頻域分析t134
4．7．1 線性控制繫統的頻域分析概念及基本方法t134
4．7．2 MATLAB在線性控制繫統的頻域分析中的應用t138
4．8 MATLAB中線性定常繫統分析工具linearSystemAnalyzert141
4．8．1 線性定常繫統分析工具箱linearSystemAnalyzer簡介t142
4．8．2 線性定常繫統分析工具箱linearSystemAnalyzer的使用t144
4．9 MATLAB中SISO控制繫統輔助設計工具controlSystemDesignert148
4．9．1 SISO控制繫統輔助設計工具controlSystemDesigner簡介t149
4．10 某型飛行器控制性能分析t153
4．11 本章要點小結t156
第5章 基於飛行器非線性模型的控制繫統仿真驗證t158
5．1 典型飛行器的動力學運動學非線性模型t159
5．1．1 近程飛行器六自由度模型t160
5．1．2 滾轉導彈六自由度模型t162
5．1．3 遠程火箭六自由度模型t165
5．1．4 遠程火箭的繞質心轉動的運動學方程組t168
5．2 Simulink建模環境的基本使用方法t170
5．2．1 Simulink建模環境的基本操作t170
5．2．2 Simulink建模環境中模塊t175
5．2．3 Simulink建模環境中信號t178
5．2．4 Simulink建模環境中的子繫統設置t180
5．2．5 Simulink建模環境中的仿真參數設置t181
5．2．6 Simulink建模環境中的部分概念說明t187
5．3 Simulink建模環境的常用模塊t190
5．3．1 信號源模塊庫（Sources）t190
5．3．2 信號輸出模塊庫（Sinks）t197
5．3．3 連續繫統模塊庫（Continuous）t202
5．3．4 不連續繫統模塊庫（Discontinuities）t208
5．3．5 離散繫統模塊庫（Discrete）t211
5．3．6 邏輯與位操作模塊庫（Logic and Bit Operations）t212
5．3．7 查表運算模塊庫（Lookup Tables）t214
5．3．8 數學運算模塊庫（Math Operations）t217
5．3．9 端口及子繫統模塊庫（Ports ＆ Subsystems）t221
5．3．10 信號屬性模塊庫（Signal Attributes）t222
5．3．11 信號路由選擇模塊庫（Signal Routing）t224
5．3．12 用戶自定義函數模塊庫（User-Defined Functions）t227
5．4 Simulink建模環境的晉級使用技巧t229
5．4．1 Simulink建模環境中查找與瀏覽功能t229
5．4．2 Simulink建模環境中條件執行技術t231
5．4．3 Simulink建模環境中流控制技術t234
5．4．4 Simulink建模環境中子模塊的封裝技術t241
5．5 基於Simulink的飛行器非線性模型的建立t247
5．5．2 Simulink環境下飛行器模型的搭建步驟t248
5．5．3 Simulink環境下六自由度仿真模型t249
5．6 本章要點小結t254
第6章 先進飛控算法在MATLAB/Simulink中的實現t256
6．1 Simulink環境中高級使用方法t256
6．1．1 Simulink模型的M語言調用方法t257
6．1．2 Simulink模型中的回調函數設置t262
6．1．3 Simulink中S函數的使用方法t266
6．1．4 Simulink模型的線性化處理及分析工具t275
6．2 MATLAB中航空航天工具箱和模塊庫的使用t276
6．2．1 MATLAB中航空航天工具箱Aerospace Toolbox簡介t276
6．2．2 MATLAB中航空航天模塊庫Aerospace Blockset簡介t281
6．2．3 MATLAB中航空航天工具箱和模塊庫的相關例程t288
6．3 神經網絡在Matlab/Simulink中使用方法t291
6．3．1 神經網絡的基本概念t291
6．3．2 MATLAB中神經網絡工具箱Neural Network Toolbox的簡介t295
6．3．3 MATLAB中神經網絡工具箱Neural Network Toolbox的應用工具t301
6．3．4 MATLAB中神經網絡工具箱Neural Network Toolbox的Simulink
模塊庫t305
6．3．5 MATLAB中神經網絡工具箱Neural Network Toolbox的相關例程t306
6．4 模糊控制在Matlab/Simulink中使用方法t307
6．4．1 模糊控制的基本概念t307
6．4．2 MATLAB中模糊邏輯工具箱Fuzzy Logic Toolbox的簡介t310
6．4．3 MATLAB中模糊邏輯工具箱Fuzzy Logic Toolbox的應用工具t319
6．4．4 MATLAB中模糊邏輯工具箱Fuzzy Logic Toolbox的Simulink模塊庫t323
6．4．5 MATLAB中模糊邏輯工具箱Fuzzy Logic Toolbox的相關例程t323
6．5 本章要點小結t325
第7章 MATLAB在飛行器制導繫統設計分析中的應用t327
7．1 制導武器導引律的設計分析t327
7．1．1 制導武器各種導引律簡介t327
7．1．2 制導武器制導繫統的設計與仿真驗證t330
7．2 制導控制繫統中常用濾波處理的在MATLAB的實現方法t335
7．2．1 MATLAB中的常用的信號濾波處理方法t335
7．2．2 MATLAB中實現卡爾曼濾波的常用方法t346
7．3 圖像尋的制導研究中的Matlab應用方法t356
7．3．1 MATLAB中的圖像處理基礎t357
7．3．2 MATLAB中的圖像增強處理方法t361
7．3．3 MATLAB中的圖像復原處理方法t367
7．3．4 MATLAB中的圖像分割及跟蹤處理方法t372
7．3．5 MATLAB中開展圖像處理的例程t379
7．4 雷達尋的制導研究中的MATLAB應用方法t384
7．4．1 雷達制導繫統的相關基礎知識t385
7．4．2 MATLAB的射頻工具箱RF Toolbox簡介t388
7．4．3 MATLAB的相控陣繫統工具箱Phased Array System Toolbox簡介t399
7．4．4 Simulink中SimRF模塊庫簡介t409
7．5 本章要點小結t416
第8章 MATLAB在飛行器制導控制繫統仿真驗證中的應用t418
8．1 利用MATLAB開展蒙特卡羅數學仿真驗證t418
8．1．1 蒙特卡羅仿真的概念t419
8．1．2 制導控制繫統研制中蒙特卡羅仿真驗證t421
8．2 常用的MATLAB模型解算速度提升方法t425
8．2．1 制導控制繫統仿真計算中對模型運行速度的需求分析t425
8．2．2 提升Simulink模型運行速度的常用方法t426
8．2．3 MATLAB環境下單機多核並行計算實現方法t429
8．2．4 MATLAB環境下機群分布式並行計算實現方法t432
8．3 MATLAB在制導控制繫統半實物仿真中的應用t436
8．3．1 半實物仿真試驗相關概念t436
8．3．2 MATLAB在半實物仿真繫統中的應用t439
8．5 本章要點小結t446
第9章 MATLAB在試驗數據結果分析中的應用t447
9．1 試驗數據分析中的基本概念t447
9．1．1 誤差的概念和分類t447
9．1．2 試驗數據的度與判斷t448
9．1．3 試驗數據分析的主要內容t449
9．2 基於MATLAB的試驗數據描述性分析及數據預處理方法t449
9．2．1 試驗數據的描述性分析方法及其相關MATLAB函數t450
9．2．2 試驗數據的預處理方法及其相關MATLAB函數t453
9．3 基於Matlab的試驗數據假設檢驗分析方法t457
9．3．1 試驗數據假設檢驗的基本概念t457
9．3．2 常用的參數假設檢驗及其相關MATLAB函數t458
9．3．3 常用的非參數假設檢驗及其相關MATLAB函數t460
9．4 基於MATLAB的試驗數據參數估計方法t462
9．4．1 試驗數據參數估計的基本概念t463
9．4．2 常用的試驗數據不同分布假設檢驗及其相關MATLAB函數t463
9．5 基於MATLAB的試驗數據回歸分析方法t465
9．5．1線性回歸模型及其相關MATLAB函數t465
9．5．2線性回歸模型及其相關MATLAB函數t467
9．5．3 非線性回歸的形式及其相關MATLAB函數t469
9．6 試驗數據的統計繪圖分析t471
9．6．1 常用的統計繪圖t471
9．6．2 概率分布統計繪圖t473
9．6．3 MATLAB中圖形繪制方法彙總t474
9．7 本章要點小結t475
附表：格拉布斯臨界值表t477
參考文獻t480

作者介紹

常曉飛，男，博士，副教授。2010年6月以前在西北工業大學獲得博士學位，2010年6月-至今，任職於西北工業大學航天學院。

序言