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第一章 飞行器制导控制系统概述 1

1.1 目标和飞行环境 1

1.1.1 目标的物理特性 1

1.1.2 目标的电磁特性 2

1.1.3 目标的干扰特性 2

1.1.4 飞行环境特性 3

1.2 精确制导飞行器 3

1.2.1 空基制导武器 4

1.2.2 天基制导武器 10

1.2.3 临近空间制导武器 13

1.3 导弹制导和控制系统 15

1.3.1 制导控制系统工作原理 15

1.3.2 制导性能指标 16

1.3.3 制导控制系统分类 17

1.3.4 制导控制系统构成 20

1.4 航天器飞行控制系统 23

1.4.1 轨道控制系统构成 24

1.4.2 姿态控制系统构成 26

第二章 飞行器常用坐标系 31

2.1 坐标系建立的一般原则 31

2.2 导弹坐标系及变换 31

2.2.1 导弹坐标系 32

2.2.2 导弹坐标系变换 33

2.3 航天器坐标系及变换 40

2.3.1 航天器坐标系 40

2.3.2 航天器坐标系变换 44

第三章 导弹飞行动力学模型 45

3.1 导弹所受空气作用力 45

3.1.1 气动外形与总气动力 45

3.1.2 升力和侧力 47

3.1.3 阻力 48

3.2 导弹所受空气作用力矩 50

3.2.1 总气动力矩 50

3.2.2 压心和焦点 51

3.2.3 俯仰力矩 51

3.2.4 偏航力矩 57

3.2.5 滚转力矩 57

3.3 导弹所受推力和重力 59

3.3.1 推力 59

3.3.2 重力 60

3.4 导弹动力学运动方程组 60

3.4.1 动力学方程 61

3.4.2 运动学方程 65

3.4.3 其它约束方程 66

3.4.4 导弹的一般运动方程组 68

3.5 导弹运动的分解 70

3.5.1 纵向运动和侧向运动 70

3.5.2 铅垂面运动和水平面运动 72

3.6 弹道与过载 75

3.6.1 质心运动与弹道 75

3.6.2 机动性与过载 77

第四章 导弹飞行控制方法 82

4.1 动态特性分析方法 82

4.1.1 导弹的扰动运动 82

4.1.2 线性化与系数冻结法 83

4.1.3 稳定性与操纵性 91

4.2 导弹动态特性分析 94

4.2.1 纵向动态特性分析 94

4.2.2 侧向动态特性分析 107

4.3 导弹运动的稳定控制 111

4.3.1 倾斜运动的稳定 112

4.3.2 俯仰运动的稳定 117

4.4 导弹运动控制系统 118

4.4.1 姿态控制系统 119

4.4.2 高度和航向控制系统 120

第五章 导弹制导方法 125

5.1 相对运动方程 125

5.1.1 寻的制导的相对运动方程 125

5.1.2 遥控制导的相对运动方程 127

5.2 追踪法 128

5.2.1 弹道方程 128

5.2.2 命中时间 129

5.2.3 法向过载 130

5.2.4 允许攻击区 131

5.3 平行接近法 133

5.3.1 直线弹道的条件 133

5.3.2 法向过载 134

5.4 比例导引法 135

5.4.1 弹道特性 136

5.4.2 比例系数的选择 139

5.4.3 广义比例导引法 139

5.5 三点法 140

5.5.1 弹道方程 142

5.5.2 转弯速率 144

5.5.3 等法向加速度曲线 146

5.5.4 攻击禁区 147

5.6 前置量法 147

5.6.1 弹道方程 148

5.6.2 转弯速率 149

5.6.3 半前置量法 151

第六章 航天器姿轨运动模型 152

6.1 轨道运动的基本定律 152

6.1.1 开普勒定律 152

6.1.2 牛顿运动定律 154

6.2 二体问题与轨道运动方程 154

6.2.1 N体问题 154

6.2.2 二体运动方程 157

6.3 航天器轨道描述 159

6.3.1 轨道的几何描述 159

6.3.2 轨道根数描述 163

6.4 航天器的姿态运动方程 165

6.4.1 姿态运动学方程 165

6.4.2 姿态动力学方程 168

6.5 航天器的一般运动方程 171

6.5.1 六自由度运动方程 171

6.5.2 六自由度线性化运动方程 172

6.6 摄动问题 174

6.6.1 摄动力与轨道摄动 174

6.6.2 摄动力矩与姿态摄动 177

第七章 航天器姿轨控制 181

7.1 轨道保持 181

7.2 异面和共面轨道机动 182

7.2.1 轨道机动的概念 182

7.2.2 平面外的轨道机动 183

7.2.3 平面内的轨道机动 185

7.3 霍曼转移 188

7.4 航天器的再入返回 190

7.4.1 再入返回原理 190

7.4.2 再入返回控制过程 191

7.4.3 再入返回方式 193

7.5 被动姿态稳定：自旋 196

7.5.1 自旋航天器的稳定与章动 196

7.5.2 自旋航天器的章动阻尼 202

7.6 主动姿态稳定：喷气推力 206

7.6.1 喷气推力姿态稳定系统 206

7.6.2 喷气推力系统的非线性控制 208

7.7 自旋稳定航天器的喷气姿态机动 212

第八章 航天器相对运动控制 217

8.1 相对运动问题 217

8.1.1 航天器的空间交会 217

8.1.2 空间交会中的相对运动动力学与控制 219

8.2 近圆轨道相对运动模型 223

8.2.1 相对运动坐标系 223

8.2.2 近圆轨道的HCW方程 224

8.2.3 HCW方程的解 226

8.3 视线约束的脉冲推力制导 229

8.3.1 最大视线角 229

8.3.2 参考视线约束的多脉冲制导律 230

8.4 非开普勒轨道相对运动的连续推力控制 234

8.4.1 近圆轨道目标悬停控制 234

8.4.2 最优滑模变结构控制 240

8.4.3 动态逆最优控制 247

第九章 远程导弹制导与控制 251

9.1 远程导弹运动方程 251

9.1.1 一般运动方程 251

9.1.2 远程导弹弹道设计 270

9.2 远程导弹制导方法 275

9.2.1 摄动制导法 276

9.2.2 显式制导法 279

9.3 远程导弹飞行稳定性与姿态控制 282

9.3.1 线性化姿态运动方程 282

9.3.2 刚性弹体姿态运动稳定 289

9.3.3 刚性弹体姿态运动控制 295

第十章 高超声速飞行器制导与控制 298

10.1 高超声速飞行器概述 298

10.1.1 再入高超声速飞行器 298

10.1.2 返回飞船 302

10.1.3 吸气式高超声速飞行器 303

10.1.4 组合动力高超声速飞行器 305

10.2 高超声速飞行器运动方程 306

10.2.1 高超声速运动坐标系 306

10.2.2 运动方程一般形式与计算方程 310

10.2.3 运动方程组的简化 316

10.3 高超声速飞行器轨迹优化与制导 317

10.3.1 高超声速飞行器轨迹优化方法综述 317

10.3.2 高超声速飞行器一般制导方法 324

10.4 高超声速飞行器控制律 345

10.4.1 高超声速飞行器控制律研究进展 346

10.4.2 高超声速飞行器控制方法介绍 347

参考文献 355