運載火箭彈道與控制理論基礎

前言
第1章緒論
1.1概述
1.2制導技術
1.3姿態(tài)控制技術
1.4研究途徑
第2章常用坐標系及其轉換
2.1空間點位的天文坐標和大地坐標
2.1.1大地水準面與天文坐標
2.1.2地球橢球與大地坐標
2.2大地坐標與地心坐標系的關系
2.2.1大地坐標至地心坐標系轉換
2.2.2地心球坐標及其與大地坐標、地心直角坐標的關系
2.3坐標系間的轉換矩陣
2.3.1初等轉換矩陣的幾何推導
2.3.2方向余弦矩陣
2.3.3坐標系轉換矩陣的歐拉角表示
2.4發(fā)射坐標系和箭體坐標系
2.4.1發(fā)射坐標系
2.4.2箭體坐標系
2.4.3箭體坐標系與發(fā)射坐標系的關系
2.4.4發(fā)射坐標系與地心坐標系的關系
2.5慣性坐標系
2.5.1慣性坐標系定義
2.5.2慣性坐標系與發(fā)射坐標系的關系
2.5.3慣性坐標系與箭體坐標系的關系
2.5.4慣性系姿態(tài)角與發(fā)射系姿態(tài)角的關系
2.6速度坐標系
2.6.1速度坐標系定義
2.6.2速度坐標系與發(fā)射坐標系的關系
2.6.3速度坐標系與箭體坐標系的關系
2.7軌跡坐標系
2.7.1軌跡坐標系定義
2.7.2軌跡坐標系與速度坐標系的關系
2.7.3軌跡坐標系與發(fā)射坐標系的關系
2.7.4軌跡坐標系與箭體坐標系的關系
2.8北天東坐標系
2.8.1北天東坐標系定義
2.8.2北天東坐標系與慣性坐標系的關系
2.8.3北天東坐標系與發(fā)射坐標系的關系
第3章運載火箭運動方程
3.1變質量力學基本原理
3.1.1變質量質點的基本方程
3.1.2變質量質點系的質心運動方程和繞質心轉動方程
3.2作用在火箭上的力和力矩
3.2.1附加力、附加力矩及發(fā)動機特性
3.2.2控制力和控制力矩
3.2.3地球引力和重力
3.2.4空氣動力及空氣動力矩
3.3火箭的飛行及彈道分段
3.3.1飛行概述
3.3.2彈道飛段
3.4運載火箭主動段運動方程
3.4.1運載火箭矢量形式的運動學方程
3.4.2發(fā)射坐標系中的空間彈道方程的一般形式
3.4.3發(fā)射坐標系中的空間彈道計算方程
3.4.4在速度坐標系中建立的空間彈道方程
3.5自由段運動方程
3.5.1自由飛行段軌道方程
3.5.2軌道方程式的討論
3.5.3射程與主動段終點參數(shù)的關系
3.5.4火箭被動段飛行時間的計算
第4章運載火箭彈道設計
4.1彈道工程設計方法
4.1.1飛行程序的任務和要求
4.1.2飛行程序的選擇方法
4.1.3滿足這些特殊要求的實際飛行程序
4.2主動段彈道最優(yōu)飛行程序設計
4.2.1狀態(tài)方程
4.2.2共軛方程和橫截條件
4.2.3控制變量的確定
4.3真空段彈道最優(yōu)設計
4.3.1最優(yōu)飛行程序選擇
4.3.2發(fā)動機推力程序的最優(yōu)設計
第5章彈道攝動制導理論及方法
5.1攝動法的基本思想
5.2用攝動法研究擾動因素對載荷落點偏差的影響
5.2.1落點偏差概念、生成及表示
5.2.2全射程偏導數(shù)的計算
5.3攝動方程的建立
5.3.1主動段攝動方程
5.3.2箭體結構參數(shù)偏差對主動段彈道的影響
5.3.3自由飛行段攝動方程的研究
5.4載荷落點偏差控制的任務及其控制方法
5.5按速度關機的射程控制方案的研究
5.5.1按速度關機時射程偏差的計算公式
5.5.2按速度關機的射程偏差與按時間關機的射程偏差的比較
5.6按火箭縱軸方向視速度關機的射程控制
5.7滿足ΔL=0的補償關機射程控制方案
5.8利用共軛方程建立ΔL=0的全補償關機方程
5.9橫向導引和法向導引
5.9.1橫向導引
5.9.2法向導引
第6章顯式制導方法
6.1顯式制導的基本思想
6.1.1瞬時位置和速度的計算
6.1.2根據(jù)瞬時位置和速度產生控制信號，將火箭控制在射面內
6.1.3計算射程角
6.2閉路制導方法研究
6.2.1基本假設
6.2.2導航計算的遞推算法
6.2.3當前點位置的球坐標表示
6.2.4需要速度的確定
6.2.5閉路制導的導引
6.2.6閉路制導的關機控制
6.3地球扁率和再入段空氣動力影響的計算和補償
6.3.1地球扁率對被動段彈道影響的計算
6.3.2再入段空氣動力的影響
6.4落點偏差的修正
6.4.1利用計算所得落點偏差來修正落點坐標
6.4.2利用落點偏差修正關機點速度
6.4.3根據(jù)落點偏差，用脈沖過渡函數(shù)計算關機點修正速度
6.5迭代制導法
6.5.1將VK控制到V~K
6.5.2將rK控制到r~K、VrK控制到V~rK
第7章運載火箭動態(tài)特性的研究方法
7.1火箭穩(wěn)定性和操縱性的概念
7.1.1穩(wěn)定性的概念
7.1.2操縱性的概念
7.2火箭擾動運動的研究方法
7.2.1用數(shù)值積分法解火箭擾動運動方程組
7.2.2小擾動法
7.3火箭運動方程的線性化
7.3.1微分方程組線性化的方法
7.3.2空氣動力和力矩表達式的線性化
7.3.3運動方程的線性化
7.4火箭擾動運動的分組
7.5固化系數(shù)法
第8章運載火箭箭體縱向動態(tài)特性分析
8.1縱向擾動運動的解、特征方程式
8.2縱向擾動運動特性分析及縱向穩(wěn)定性條件
8.2.1特征方程式的根和其系數(shù)間的關系
8.2.2縱向干擾運動的特性
8.2.3縱向穩(wěn)定性條件
8.2.4特征方程式根的求法
8.2.5振蕩周期和阻尼度的確定
8.3擾動運動的典型例子及擾動運動的兩種模態(tài)
8.3.1擾動運動的典型例子
8.3.2擾動運動的兩種模態(tài)
8.4短周期運動的簡化分析
8.5運載火箭縱向擾動運動分析
8.5.1靜穩(wěn)定的火箭
8.5.2靜不穩(wěn)定的火箭
8.5.3火箭的縱向穩(wěn)定性分析
8.6箭體的縱向傳遞函數(shù)及結構圖的組成
8.6.1箭體的縱向傳遞函數(shù)
8.6.2縱向擾動運動的結構圖
8.7箭體縱向傳遞函數(shù)的簡化
8.8舵作階躍偏轉時，縱向動態(tài)特性討論
8.8.1法向過載的傳遞函數(shù)
8.8.2過渡過程的性能指標和箭體的傳遞函數(shù)
8.9箭體的對數(shù)頻率特性
8.9.1Δα、Δθ·、Δny的對數(shù)頻率特性曲線
8.9.2Δθ、Δφ的對數(shù)頻率特性曲線
第9章運載火箭箭體側向動態(tài)特性分析
9.1側向擾動運動方程及其簡化
9.1.1側向空氣動力導數(shù)
9.1.2側向擾動運動方程組及其簡化
9.2側向穩(wěn)定性分析
9.2.1側向擾動運動方程的解
9.2.2側向擾動運動的三種典型運動
9.2.3側向三種典型運動模態(tài)的分析
9.3側向穩(wěn)定性邊界的討論
9.4箭體的側向傳遞函數(shù)
9.4.1滾動運動的傳遞函數(shù)
9.4.2箭體的側向傳遞函數(shù)
9.4.3滾動運動的對數(shù)頻率特性