本书介绍了航天飞行器设计专业涉及的典型实验，包括实验原理、实验方法、实验步骤、典型算例等，具体内容涉及制导回路半实物仿真、实时操作系统、常用半实物仿真系统解决方案、xPC/sIrt的基本应用、虚拟仪器、系统辨识、PID控制、弹箭质量质心和转动惯量的测量方法、弹体弹性模态测量、电动舵机的原理和测试方法、电视制导原理与半实物交战仿真、目标识别基础算法、卡尔曼滤波、弹道优化等。
本书主要作为高等院校飞行器设计和相关专业的综合实验教程，也可供从事航天器研制、应用工作的科技人员参考。
第1章 制导回路半实物仿真
1.1 半实物仿真基础知识
1.1.1 仿真技术
1.1.2 实时操作系统
1.1.3 常用HIL方案
1.1.4 xPC(slrt)的初级应用
1.2 虚拟仪器基础知识
1.2.1 虚拟仪器的发展
1.2.2 虚拟仪器的概念
1.2.3 虚拟仪器的构成
1.2.4 虚拟仪器的特点
1.2.5 虚拟仪器的开发平台
1.3 系统辨识基础知识
1.3.1 建模方法
1.3.2 系统辨识的定义和分类
1.3.3 系统辨识的步骤
1.3.4 系统辨识算例
1.4 PID控制基础知识
1.4.1 PID控制综述
1.4.2 PID控制器的特点
1.4.3 PID控制器的参数整定
1.5 HIL仿真实验
1.5.1 基于Simulink Real-Time的实时仿真
1.5.2 基于Simulink Real-Time的虚拟仪器设计
1.5.3 导弹控制系统开环模型性能测试
1.5.4 导引头动力学模型参数辨识
1.5.5 PID控制器设计与检验
1.5.6 导弹半实物交战仿真实验
第2章 弹箭质量特性
2.1 弹箭质量特性测量方法综述
2.1.1 质量/质心测量方法
2.1.2 转动惯量测量方法
2.2 弹箭质量特性测量实验
2.2.1 质量/质心测量实验
2.2.2 转动惯量测量实验
第3章 弹箭振动特性
3.1 导弹弹体弹性问题
3.2 弹体弹性对导弹飞行的影响
3.3 弹性弹体的动力学模型
3.4 克服弹性对稳定性影响的策略
3.5 弹箭振动特性测量实验
3.5.1 自由振动法测量单自由度系统的参数
3.5.2 稳态激扰法测量简支梁结构的幅频响应曲线
3.5.3 用正弦扫频法测量简支梁结构的频率响应
3.5.4 冲击激励法测量简支梁模态参数
第4章 舵机特性
4.1 舵机概述
4.1.1 舵机的意义
4.1.2 舵机的分类
4.1.3 舵机系统设计一般要求
4.2 电动舵机
4.2.1 电动舵机的原理
4.2.2 电动舵机的发展现状
4.2.3 舵机系统的测试
4.3 舵机负载模拟器
4.3.1 舵机负载模拟器的意义
4.3.2 舵机负载模拟器的功能
4.3.3 舵机负载模拟器的分类
4.3.4 电动舵机负载模拟器的详细介绍
4.3.5 电动舵机负载模拟器控制策略
4.4 电动舵机系统测试实验
4.4.1 CRC校验实验
4.4.2 电动舵机测试实验
第5章 电视制导
5.1 电视制导原理
5.1.1 电视制导的分类及特点
5.1.2 电视制导的方式及基本原理
5.2 图像处理算法
5.2.1 数字图像处理的概念
5.2.2 数字图像基础
5.2.3 空间域图像增强
5.2.4 图像识别与目标检测
5.3 电视目标检测跟踪实验
5.3.1 开发数字图像处理环境
5.3.2 数字图像处理算法设计
5.3.3 目标跟踪算法实现
第6章 卡尔曼滤波
6.1 估计以及滤波理论的发展和应用
6.2 卡尔曼滤波器
6.2.1 状态空间法简介
6.2.2 卡尔曼滤波启发性例子
6.2.3 卡尔曼滤波方程
6.2.4 仿真实例
6.3 卡尔曼滤波实验
6.3.1 姿态估计实验
6.3.2 目标运动信息估计实验
第7章 弹道优化
7.1 弹道优化问题描述
7.2 弹道求解方法
7.2.1 优化算法
7.2.2 单纯形优化算法
7.2.3 遗传算法(GA)
7.2.4 序列二次规划算法(SQP)
7.2.5 弹道优化在MATLAB环境下的实现
7.3 弹道优化算例
7.3.1 Rosenbrock香蕉函数最小值求解
7.3.2 具有额外参数的函数最小值求解
7.3.3 弹道优化设计算例
7.4 弹道优化设计实验
附录
附录A Simulink Real-Time操作指南
A.1 引言
A.2 Simulink模型
A.3 Simulink Real-Time
A.4 菜单栏及工具栏图标的意义
附录B Simulink Real-Time下的虚拟仪器设计
B.1 Simulink Real-Time虚拟仪表简介
B.2 虚拟仪表面板的创建
B.3 虚拟仪表的选择与装订
B.4 展示仪表与调参仪表
B.5 仪表的布局
B.6 图表属性设置
附录C 导引动力学仿真教学实验平台的使用方法
C.1 导引动力学仿真教学实验平台的结构与工作原理
C.2 《目标跟踪实验转台控制箱》使用指南
C.3 Simulink Real-Time与硬件的接口定义
附录D 电视制导硬件在回路仿真流程
D.1 电视制导原理
D.2 交战仿真的数学模型
D.3 硬件在回路仿真模型搭建
附录E YE6251软件操作说明书
E.1 登录输入
E.2 实验项目选择
E.3 通道参数设置
E.4 系统参数设置
E.5 观察视图设置
E.6 数据采集
E.7 模态分析和振型动画显示(模态实验时使用)
附录F 振动力学实验原理
F.1 自由振动法测量系统参数
F.2 简支梁振动模态
F.3 频响函数说明
附录G HT-S-4310通信协议
参考文献
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