高超声速飞行器建模与模型验证

高超声速飞行器建模与模型验证
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作者: , , ,
出版社: 科学出版社
2016-02
版次: 1
ISBN: 9787030468307
定价: 128.00
装帧: 平装
开本: 16开
纸张: 胶版纸
页数: 295页
字数: 385千字
正文语种: 简体中文
分类: 工程技术
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  •   《高超声速飞行器建模与模型验证》从高超声速飞行器的基本概念、研究历程、应用前景人手,深入研究了国际著名研究机构和实验室公开的典型模型,在此基础上分析了模型特性,给出了设计控制器的应用实例。采用CFD和机理方法建立了带有强非线性、强耦合及弹性特性的高超声速飞行器模型。给出了面向控制需求的数据拟合方法和线性/非线性模型降阶方法。建立了高超声速飞行器模型验证体系,给出了定性、定量多种角度的完整模型验证策略,从时域、频域、安全性三个角度给出全面客观的模型评价。
      《高超声速飞行器建模与模型验证》从建模基础开始阐述,涵盖模型简化验证等领域新研究成果,适合自动化专业相关本科生及研究生阅读,同时可供对于高超声速技术感兴趣的高校师生、科研工作者和工程技术人员阅读参考。   宗群,1961年生,教授、博士生导师。现为天津大学电气与自动化工程学院控制理论与控制工程学科带头人;天津大学电子信息工程学院副院长;天津大学无人机联合研究中心主任;教育部重大专项专家组副组长,教育部科技委国防学部委员,教育部新型飞行器联合研究中心副主任,教育部新型飞行器制导与控制中心主任;IEEEMember;中国自动化学会理事,中国自动化学会控制理论专业委员会委员,中国航空学会制导、导航与控制委员会委员,中国自动化学会技术过程故障诊断与安全性专业委员会委员,中国自动化学会过程控制专业委员会委员;中国人工智能学会智能空天系统专业委员会委员;天津自动化学会理事;国家863项目评审专家;国家自然科学基金评审专家;天津市科技项目评审专家;《控制理论与应用》编委、《信息与控制》编委、《哈尔滨工业大学学报》编委。近年来作为项目负责人先后主持完成30多项国家基金、教育部重大项目培育基金、天津市重点基金、天津市重点科技攻关等项目。在国内外学术刊物发表学术论文150多篇,其中SCI/EI检索100多篇。获天津市科技进步奖二等奖、三等奖各1项,获授权发明专利16项。研究方向主要为:飞行器建模、控制与仿真,飞行器轨迹优化与姿态协同控制、多智能体编队协同控制,智能自主飞行控制。
      
      曾凡琳,1985年生,讲师,工学博士。2008年毕业于天津大学电气与自动化工程学院自动化专业,获得工学学士学位,并直接攻读博士学位;2013年毕业于天津大学电气与自动化工程学院控制科学与工程专业,获得工学博士学位。现为天津职业技术师范大学自动化与电气工程学院自动化系教师,主要授课课程为过程控制与自动化仪表、人工智能与先进自动控制技术、模拟电子技术基础、电工电子实践等。曾参与国家自然科学基金、航空基金、教育部重大项目培育基金等项目的研究。近年来作为项目负责人先后主持5项科研课题,发表学术论文10余篇。主要从事模型验证、飞行器非线性控制等方面的研究。
      
      张希彬,1981年生,讲师,工学博士。2003年毕业于陕西师范大学数学与信息科学学院数学与应用数学专业,获得理学学士学位;2006年毕业于西北工业大学理学院应用数学系运筹学与控制专业,获得理学硕士学位;2014年毕业于天津大学电气与自动化工程学院控制科学与工程专业,获得工学博士学位。2006年至今在天津科技大学理学院数学系工作。近年来参与了多项国家自然科学基金、数学天元基金、航空基金和教育部重大项目培育基金等项目的研究,发表相关学术论文10余篇。主要从事复杂系统建模、分析与控制,模型验证及信息融合等方面的研究。
      
      尤明,1988年生,博士研究生。2012年毕业于天津大学电气与自动化工程学院自动化专业,获得工学学士学位,并直接攻读博士学位。博士期间针对高超声速飞行器开展相关研究工作,参与国家自然科学基金、教育部重大项目培育基金、天津市重点基金以及航天院所相关项目的研究。在国内外期刊上发表多篇学术论文。目前主要从事高超声速飞行器建模与非线性控制等方面的研究。 前言

    第1章 绪论
    1.1 高超声速飞行器基本概念
    1.2 高超声速技术研究历程
    1.3 高超声速飞行器特点和应用前景
    1.4 高超声速飞行器模型研究问题
    1.5 编写特点和内容安排
    1.6 小结
    参考文献

    第2章 高超声速飞行器建模基础
    2.1 坐标系与状态变量
    2.1.1 坐标系
    2.1.2 描述高超声速飞行器的状态变量
    2.1.3 坐标系之间的变换关系
    2.2 质心平动模型
    2.2.1 质心平动运动学模型
    2.2.2 质心平动动力学模型
    2.3 绕质心转动模型
    2.3.1 绕质心转动运动学模型
    2.3.2 绕质心转动动力学模型
    2.4 六自由度模型
    2.5 刚体纵向模型
    2.6 小结
    参考文献

    第3章 高超声速飞行器典型模型及特性分析
    3.1 典型高超声速飞行器建模方法简介
    3.2 Winged-cone模型
    3.2.1 模型描述
    3.2.2 气动模型
    3.2.3 模型分析
    3.2.4 控制器设计实例
    3.3 CSULA-GHV模型
    3.3.1 模型描述
    3.3.2 气动模型
    3.3.3 模型分析
    3.3.4 控制器设计实例
    3.4 FirstPrincipal模型
    3.4.1 模型描述
    3.4.2 气动模型
    3.4.3 模型分析
    3.4.4 控制器设计实例
    3.5 小结
    参考文献

    第4章 基于CFD的高超声速飞行器气动建模
    4.1 预备知识
    4.2 高超声速飞行器CFD气动建模研究现状简介
    4.3 高超声速飞行器CFD建模思路与步骤
    4.4 高超声速飞行器CFD建模前处理
    4.5 高超声速飞行器CFD建模求解计算
    4.6 高超声速飞行器CFD建模后处理
    4.7 小结
    参考文献

    第5章 高超声速飞行器机理建模
    5.1 高超声速飞行器刚体纵向建模
    5.1.1 高超声速飞行器几何构型
    5.1.2 高超声速飞行器刚体机理建模
    5.2 高超声速飞行器弹性体纵向建模
    5.2.1 高超声速飞行器几何构型
    5.2.2 高超声速飞行器弹性体机理建模
    5.3 高超声速飞行器弹性体模型分析
    5.3.1 弹性模态分析
    5.3.2 气动特性分析
    5.3.3 动态特性分析
    ……
    第6章 基于数据拟合方法的高超声速飞行器气动模型
    第7章 高超声速飞行器模型降阶
    第8章 高超声速飞行器模型验证体系与定性模型验证
    第9章 高超声速飞行器时域/频域定量模型验证
    第10章 高超声速飞行器安全分析模型验证
    索引
  • 内容简介:
      《高超声速飞行器建模与模型验证》从高超声速飞行器的基本概念、研究历程、应用前景人手,深入研究了国际著名研究机构和实验室公开的典型模型,在此基础上分析了模型特性,给出了设计控制器的应用实例。采用CFD和机理方法建立了带有强非线性、强耦合及弹性特性的高超声速飞行器模型。给出了面向控制需求的数据拟合方法和线性/非线性模型降阶方法。建立了高超声速飞行器模型验证体系,给出了定性、定量多种角度的完整模型验证策略,从时域、频域、安全性三个角度给出全面客观的模型评价。
      《高超声速飞行器建模与模型验证》从建模基础开始阐述,涵盖模型简化验证等领域新研究成果,适合自动化专业相关本科生及研究生阅读,同时可供对于高超声速技术感兴趣的高校师生、科研工作者和工程技术人员阅读参考。
  • 作者简介:
      宗群,1961年生,教授、博士生导师。现为天津大学电气与自动化工程学院控制理论与控制工程学科带头人;天津大学电子信息工程学院副院长;天津大学无人机联合研究中心主任;教育部重大专项专家组副组长,教育部科技委国防学部委员,教育部新型飞行器联合研究中心副主任,教育部新型飞行器制导与控制中心主任;IEEEMember;中国自动化学会理事,中国自动化学会控制理论专业委员会委员,中国航空学会制导、导航与控制委员会委员,中国自动化学会技术过程故障诊断与安全性专业委员会委员,中国自动化学会过程控制专业委员会委员;中国人工智能学会智能空天系统专业委员会委员;天津自动化学会理事;国家863项目评审专家;国家自然科学基金评审专家;天津市科技项目评审专家;《控制理论与应用》编委、《信息与控制》编委、《哈尔滨工业大学学报》编委。近年来作为项目负责人先后主持完成30多项国家基金、教育部重大项目培育基金、天津市重点基金、天津市重点科技攻关等项目。在国内外学术刊物发表学术论文150多篇,其中SCI/EI检索100多篇。获天津市科技进步奖二等奖、三等奖各1项,获授权发明专利16项。研究方向主要为:飞行器建模、控制与仿真,飞行器轨迹优化与姿态协同控制、多智能体编队协同控制,智能自主飞行控制。
      
      曾凡琳,1985年生,讲师,工学博士。2008年毕业于天津大学电气与自动化工程学院自动化专业,获得工学学士学位,并直接攻读博士学位;2013年毕业于天津大学电气与自动化工程学院控制科学与工程专业,获得工学博士学位。现为天津职业技术师范大学自动化与电气工程学院自动化系教师,主要授课课程为过程控制与自动化仪表、人工智能与先进自动控制技术、模拟电子技术基础、电工电子实践等。曾参与国家自然科学基金、航空基金、教育部重大项目培育基金等项目的研究。近年来作为项目负责人先后主持5项科研课题,发表学术论文10余篇。主要从事模型验证、飞行器非线性控制等方面的研究。
      
      张希彬,1981年生,讲师,工学博士。2003年毕业于陕西师范大学数学与信息科学学院数学与应用数学专业,获得理学学士学位;2006年毕业于西北工业大学理学院应用数学系运筹学与控制专业,获得理学硕士学位;2014年毕业于天津大学电气与自动化工程学院控制科学与工程专业,获得工学博士学位。2006年至今在天津科技大学理学院数学系工作。近年来参与了多项国家自然科学基金、数学天元基金、航空基金和教育部重大项目培育基金等项目的研究,发表相关学术论文10余篇。主要从事复杂系统建模、分析与控制,模型验证及信息融合等方面的研究。
      
      尤明,1988年生,博士研究生。2012年毕业于天津大学电气与自动化工程学院自动化专业,获得工学学士学位,并直接攻读博士学位。博士期间针对高超声速飞行器开展相关研究工作,参与国家自然科学基金、教育部重大项目培育基金、天津市重点基金以及航天院所相关项目的研究。在国内外期刊上发表多篇学术论文。目前主要从事高超声速飞行器建模与非线性控制等方面的研究。
  • 目录:
    前言

    第1章 绪论
    1.1 高超声速飞行器基本概念
    1.2 高超声速技术研究历程
    1.3 高超声速飞行器特点和应用前景
    1.4 高超声速飞行器模型研究问题
    1.5 编写特点和内容安排
    1.6 小结
    参考文献

    第2章 高超声速飞行器建模基础
    2.1 坐标系与状态变量
    2.1.1 坐标系
    2.1.2 描述高超声速飞行器的状态变量
    2.1.3 坐标系之间的变换关系
    2.2 质心平动模型
    2.2.1 质心平动运动学模型
    2.2.2 质心平动动力学模型
    2.3 绕质心转动模型
    2.3.1 绕质心转动运动学模型
    2.3.2 绕质心转动动力学模型
    2.4 六自由度模型
    2.5 刚体纵向模型
    2.6 小结
    参考文献

    第3章 高超声速飞行器典型模型及特性分析
    3.1 典型高超声速飞行器建模方法简介
    3.2 Winged-cone模型
    3.2.1 模型描述
    3.2.2 气动模型
    3.2.3 模型分析
    3.2.4 控制器设计实例
    3.3 CSULA-GHV模型
    3.3.1 模型描述
    3.3.2 气动模型
    3.3.3 模型分析
    3.3.4 控制器设计实例
    3.4 FirstPrincipal模型
    3.4.1 模型描述
    3.4.2 气动模型
    3.4.3 模型分析
    3.4.4 控制器设计实例
    3.5 小结
    参考文献

    第4章 基于CFD的高超声速飞行器气动建模
    4.1 预备知识
    4.2 高超声速飞行器CFD气动建模研究现状简介
    4.3 高超声速飞行器CFD建模思路与步骤
    4.4 高超声速飞行器CFD建模前处理
    4.5 高超声速飞行器CFD建模求解计算
    4.6 高超声速飞行器CFD建模后处理
    4.7 小结
    参考文献

    第5章 高超声速飞行器机理建模
    5.1 高超声速飞行器刚体纵向建模
    5.1.1 高超声速飞行器几何构型
    5.1.2 高超声速飞行器刚体机理建模
    5.2 高超声速飞行器弹性体纵向建模
    5.2.1 高超声速飞行器几何构型
    5.2.2 高超声速飞行器弹性体机理建模
    5.3 高超声速飞行器弹性体模型分析
    5.3.1 弹性模态分析
    5.3.2 气动特性分析
    5.3.3 动态特性分析
    ……
    第6章 基于数据拟合方法的高超声速飞行器气动模型
    第7章 高超声速飞行器模型降阶
    第8章 高超声速飞行器模型验证体系与定性模型验证
    第9章 高超声速飞行器时域/频域定量模型验证
    第10章 高超声速飞行器安全分析模型验证
    索引
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