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第1章 绪论1

1.1 航空飞行器概述1

1.2 航空飞行器发展2

1.3 主要控制方法5

1.4 本书的主要内容9

第2章 作用在航空飞行器上的力和力矩10

2.1 作用在航空飞行器上的空气动力10

2.1.1 航空飞行器的气动外形10

2.1.2 速度坐标系和体坐标系13

2.1.3 空气动力表达式15

2.1.4 升力、阻力和侧向力15

2.2 作用在航空飞行器上的空气动力矩17

2.2.1 空气动力矩的表达式17

2.2.2 压力中心和焦点17

2.2.3 俯仰力矩18

2.2.4 偏航力矩23

2.2.5 滚转力矩23

2.3 作用在航空飞行器上的其他力和力矩25

2.3.1 推力25

2.3.2 重力25

2.3.3 铰链力矩26

2.3.4 马格努斯力和力矩27

第3章 航空飞行器运动方程组28

3.1 常用坐标系及坐标转换28

3.1.1 坐标系的定义28

3.1.2 坐标变换的一般理论29

3.1.3 各坐标系之间关系31

3.2 旋转坐标系中矢量的导数33

3.2.1 基本情况33

3.2.2 一般情况34

3.3 刚体运动方程34

3.3.1 动力学定理34

3.3.2 运动学方程36

3.3.3 动力学方程37

3.3.4 质量变化方程39

3.3.5 几何关系式39

3.3.6 控制关系方程39

3.3.7 可控飞行弹道方程组40

第4章 飞行控制系统工作原理41

4.1 飞行控制系统的概念及发展41

4.1.1 飞行控制系统的基本概念41

4.1.2 飞行控制的发展42

4.2 飞行控制系统的组成与功用44

4.2.1 飞行器本体45

4.2.2 驾驶员45

4.2.3 主操纵系统46

4.2.4 传感器48

4.2.5 控制器52

4.3 飞行控制系统的基本回路55

4.3.1 舵回路55

4.3.2 角速率反馈回路57

4.3.3 增稳（迎角反馈）回路58

4.3.4 指令回路59

4.3.5 前向回路59

4.3.6 姿态角反馈回路59

4.3.7 高度差反馈59

4.3.8 速度回路60

4.4 飞行控制系统的典型控制模态60

4.4.1 自动阻尼器设计61

4.4.2 姿态控制与稳定63

4.4.3 速度（空速和马赫数）控制与稳定64

4.4.4 高度控制与稳定65

第5章 飞行控制系统设计与仿真68

5.1 品质评价及品质规范68

5.1.1 设计要求68

5.1.2 飞机种类、飞行阶段及品质标准68

5.1.3 纵向飞行品质70

5.1.4 侧向（横航向）飞行品质72

5.1.5 性能要求76

5.2 常用设计方法简介78

5.2.1 根轨迹法78

5.2.2 频域分析法82

5.2.3 基于现代控制理论的设计方法92

5.3 飞行控制系统中常用的控制律结构93

5.3.1 俯仰控制回路94

5.3.2 滚转控制回路95

5.3.3 航向控制回路96

5.3.4 交联通道96

5.4 飞行控制系统的仿真验证97

5.4.1 控制律设计仿真程序97

5.4.2 仿真的一些基本概念98

5.4.3 循环迭代的仿真验证99

5.4.4 地面飞行模拟试验100

第6章 PID控制的应用103

6.1 制导与控制回路一体化设计103

6.1.1 一体化设计的发展103

6.1.2 一体化设计的结构及优点104

6.1.3 一体化设计过程105

6.1.4 仿真结果107

6.2 航迹跟踪控制律设计109

6.2.1 飞行轨迹分析与选取109

6.2.2 协调转弯控制律设计111

6.2.3 仿真结果112

第7章 现代控制的应用115

7.1 模糊控制律设计115

7.1.1 对象的数学描述115

7.1.2 模糊控制律设计过程116

7.1.3 仿真结果118

7.2 变结构控制律设计118

7.2.1 对象的数学描述119

7.2.2 变结构控制律结构120

7.2.3 控制律的参数摄动不变性121

7.2.4 稳定性分析与消抖123

7.2.5 仿真结果123

第8章 最优控制的应用126

8.1 最优控制问题简介126

8.1.1 最优控制问题描述与提法126

8.1.2 最优控制中常用的数值计算方法127

8.2 控制参数化提升技术128

8.2.1 思想来源129

8.2.2 控制参数化提升后的等价问题129

8.3 高超声速飞机燃料最优设计131

8.3.1 问题提出132

8.3.2 油门开度的确定134

8.3.3 燃料最优设计过程135

8.3.3.1 油门开启时间问题转化135

8.3.3.2 转化后问题的求解136

8.3.4 仿真结果139

第9章 直接力／气动力复合控制的应用142

9.1 摆动喷管与气动舵的复合控制142

9.1.1 气动效能分析及操纵机构饱和问题142

9.1.2 对象的数学描述143

9.1.3 指令分解控制策略144

9.1.4 仿真结果145

9.2 RCS与气动舵的复合控制147

9.2.1 对象的数学描述147

9.2.2 RCS复合控制149

9.2.3 仿真结果153

参考文献156