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第1章 野战火箭制导与控制技术概论1

1.1 制导火箭武器技术的发展1

1.1.1 制导火箭弹的发展历史及现状1

1.1.2 制导火箭弹技术特点及发展趋势3

1.2 制导控制系统的概念、组成和原理4

1.2.1 制导控制系统概念4

1.2.2 制导控制系统组成5

1.2.3 制导控制系统原理6

1.3 对制导控制系统的要求9

参考文献11

第2章 火箭弹弹体运动动态特性12

2.1 火箭弹动力学12

2.1.1 坐标系12

2.1.2 作用在弹体上的力和力矩15

2.1.3 刚性弹体运动方程组19

2.1.4 旋转体制火箭弹动力学方程20

2.2 火箭弹动态特性的研究方法22

2.2.1 火箭弹扰动运动的研究方法22

2.2.2 弹体小扰动线性化模型24

2.2.3 弹体动力学传递函数27

2.3 旋转体制火箭弹运动特性分析28

2.3.1 坐标系的定义29

2.3.2 复攻角的定义30

2.3.3 角运动方程的建立31

2.3.4 第一种类型的锥摆运动——大攻角下章动阻尼与进动阻尼产生的圆锥运动33

2.3.5 第二种类型的锥摆运动——由外形非对称引起的强迫圆锥运动44

2.3.6 第三种类型的锥摆运动——由转速闭锁产生的圆运动47

2.3.7 第四种类型的锥摆运动——非线性马格努斯力矩产生的极限圆锥运动52

2.3.8 极限圆锥运动的抑制措施57

2.4 对弹体动态特性的某些要求59

参考文献61

第3章 制导火箭弹气动布局与控制执行结构62

3.1 制导火箭弹气动布局62

3.1.1 翼面沿弹身纵轴的布置形式63

3.1.2 翼面在弹身周侧的布置形式65

3.1.3 舵指令分配66

3.2 制导火箭弹姿态控制方法67

3.2.1 空气动力控制67

3.2.2 推力矢量控制68

3.2.3 喷气反作用控制68

3.2.4 变质心控制69

3.3 控制执行机构69

3.3.1 舵机69

3.3.2 直接力控制式执行机构74

参考文献78

第4章 制导火箭弹弹道特性分析79

4.1 概述79

4.2 标准气象条件80

4.2.1 大气层基本结构80

4.2.2 气象参数随高度的变化规律82

4.2.3 标准大气参数计算86

4.2.4 气象数据实例89

4.3 气动热的数值计算92

4.3.1 控制方程92

4.3.2 湍流模拟93

4.3.3 火箭弹的主要流场与气动热特性96

4.4 外弹道特性分析98

4.4.1 制导火箭弹射表编拟98

4.4.2 小射程弹道特性99

4.4.3 大射程外弹道特性100

4.4.4 射向对弹道的影响101

4.4.5 机动变轨控制弹道101

参考文献103

第5章 惯性导航系统和组合导航系统104

5.1 惯性导航系统104

5.1.1 概述104

5.1.2 捷联惯性导航系统106

5.1.3 捷联惯性导航系统误差分析113

5.1.4 捷联惯性导航系统程序编排117

5.1.5 纯惯性导航与惯性导航系统的初始对准119

5.1.6 惯性导航系统的测试与标定120

5.1.7 惯性导航系统免维护免测试技术122

5.2 卫星导航系统122

5.2.1 概述122

5.2.2 GPS卫星导航原理123

5.2.3 北斗卫星导航系统126

5.2.4 卫星抗干扰技术127

5.2.5 高动态条件卫星信号的捕获与跟踪130

5.3 组合导航系统131

5.3.1 卡尔曼滤波与组合导航原理132

5.3.2 惯性导航与卫星导航紧耦合技术136

参考文献138

第6章 制导方式与制导规律140

6.1 地面目标的特性分析140

6.1.1 地面固定目标特性140

6.1.2 地面运动目标特性142

6.2 各类制导方式及原理142

6.2.1 自主式制导143

6.2.2 寻的制导145

6.2.3 复合制导156

6.3 制导律与制导方案158

6.3.1 制导规律与导引方法158

6.3.2 制导方案162

参考文献167

第7章 自动驾驶仪设计168

7.1 自动驾驶仪的设计任务168

7.2 自动驾驶仪组成及主要部件170

7.2.1 自动驾驶仪的组成170

7.2.2 自动驾驶仪的主要部件171

7.3 侧向稳定控制回路设计依据171

7.3.1 制导系统对侧向稳定控制回路的要求171

7.3.2 特征气动点的选择172

7.3.3 设计驾驶仪的性能指标173

7.4 过载驾驶仪设计174

7.5 三回路自动驾驶仪设计179

7.5.1 系统开环传函特性分析179

7.5.2 系统闭环回路的控制参数设计182

7.6 横向速度驾驶仪设计185

7.6.1 姿态自动驾驶仪185

7.6.2 速度矢量驾驶仪186

7.7 滚转稳定控制回路设计187

7.7.1 滚转控制方法187

7.7.2 ITAE设计法应用于滚转自动驾驶仪188

7.7.3 设计实例189

7.8 数字式自动驾驶仪设计190

7.8.1 传递函数与z传递函数间的相互转换191

7.8.2 由z传递函数建立离散状态差分方程组193

7.8.3 时延补偿195

7.9 弹性弹体自动驾驶仪设计197

参考文献199

第8章 先进控制方法在制导控制系统中的应用200

8.1 概述200

8.2 变结构控制204

8.2.1 变结构控制及其设计方法204

8.2.2 变结构控制在自动驾驶仪设计中的应用206

8.3 动态逆控制210

8.3.1 动态逆系统理论基础210

8.3.2 逆系统理论在控制系统设计中的应用213

8.4 自抗扰控制214

8.4.1 自抗扰控制理论214

8.4.2 自抗扰技术在姿态控制器设计中的应用216

参考文献220

第9章 制导控制系统仿真221

9.1 概述221

9.2 制导控制系统数学仿真222

9.2.1 系统数学模型及其验证222

9.2.2 数学仿真系统组成224

9.2.3 数学仿真过程及主要内容224

9.2.4 仿真结果分析与处理225

9.2.5 制导火箭弹精度分配228

9.3 制导控制系统半实物仿真232

9.3.1 半实物仿真系统组成233

9.3.2 半实物仿真系统的主要设备和模型233

参考文献237

第10章 制导舱工程化设计方法238

10.1 制导舱的组成与功能238

10.2 可靠性设计240

10.2.1 可靠性预计和分配240

10.2.2 可靠性设计准则242

10.2.3 故障模式分析243

10.2.4 设计阶段的可靠性工作243

10.3 检测维修性设计245

10.4 安全性设计246

10.4.1 安全性分析246

10.4.2 安全性设计准则248

10.4.3 安全性措施248

10.5 电磁兼容性设计249

参考文献251