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第1章　绪论 1

目录 1

1.1　系统辨识与建模 2

1.2　系统辨识基本思想 3

1.3　系统辨识主要内容 5

1.4　系统辨识主要功用 8

1.5　动力学系统辨识 10

1.5.1　集中参数系统辨识 12

1.5.2　分布参数系统辨识 12

1.6　飞行器系统辨识 13

1.6.1 气动力参数辨识 14

1.6.2　气动热参数辨识 15

1.6.3 工程湍流模型辨识 16

1.6.4　惯性仪表误差系数辨识 16

2.1 飞行器动力学系统数学模型 18

第2章 飞行器动力学系统模型 18

2.1.1　常用坐标系 19

2.1.2　飞行器刚体动力学方程 20

2.1.3　热传导方程 23

2.1.4　流体动力学方程 24

2.2　空气动力学数学模型 26

2.2.1　代数模型 26

2.2.2　积分方程模型 30

2.2.3　微分方程模型 32

2.3　推力与环境数学模型 34

2.3.1　推力数学模型 34

2.3.2　重力数学模型 36

2.3.3　标准大气密度 37

2.3.4　大气湍流模型 38

参考文献 40

第3章　模型辨识 42

3.1　概述 42

3.2　建模准则 42

3.2.1　最大信息量准则 43

3.2.2　最大可信度准则 44

3.2.3　F统计检验 45

3.2.4　最小预测误差平方和准则 47

3.3　优选算法 48

3.3.1　逐步回归法 49

3.3.2　主成分分析法 52

3.3.3　正交最小二乘法 54

3.3.4　数据分割技术 60

3.4　神经网络建模方法 61

3.4.1　神经网络和学习算法 62

3.4.2　非线性系统建模 65

3.5　基于小波分析的系统辨识方法 67

3.5.1　小波分析方法 68

3.5.2　时变系统的辨识 71

3.5.3　分形信号的辨识 73

3.5.4　半参数模型的小波辨识 75

参考文献 76

第4章　飞行状态估计 79

4.1　概述 79

4.2　卡尔曼滤波算法 80

4.2.1　最小方差估计 81

4.2.2　卡尔曼滤波 82

4.2.3　广义卡尔曼滤波 87

4.2.4　增广的广义卡尔曼滤波 90

4.2.5　修正增益广义卡尔曼滤波 91

4.2.6　平方根分解滤波 94

4.3　分割算法 103

4.3.1　分割定理 104

4.3.2　广义分割算法 108

4.3.3　广义多分割算法 114

4.3.4　广义分割辨识算法 118

参考文献 123

第5章　参数估计 125

5.1　概述 125

5.2　线性模型参数估计 126

5.2.1　最小二乘法 127

5.2.2　递推最小二乘法 128

5.2.3　渐消记忆的递推估计法 129

5.2.4　贝叶斯法 130

5.2.5　岭估计法 131

5.2.6　超椭球法 132

5.2.7　主成分法 134

5.2.8　特征根法 135

5.2.9　贝叶斯主成分法（PB回归法） 136

5.3　最大似然法 137

5.3.1　最大似然准则 137

5.3.2　非线性动力学系统最大似然算法 140

5.3.3　线性系统最大似然算法 145

5.3.4　修正最大似然准则 148

5.3.5　输出误差法 149

5.3.6　方程误差法 150

5.3.7　最大似然近似算法 152

5.3.8　最大似然递推算法 155

5.4　非统计类参数估计方法——集员辨识 157

5.4.1　线性系统参数估计的边界椭球法 157

5.4.2　线性系统参数估计的改进凸多面锥法 167

5.4.3　非线性系统参数的集员辨识 175

5.5　基于广义频率响应函数（GFRF）的系统辨识 181

5.5.1　多项式类非线性连续模型的GFRF描述 181

5.5.2　多项式类非线性离散模型的GFRF描述 184

5.5.3　GFRF的辨识方法 186

5.5.4　基于GFRF的H∞辨识 193

5.6　闭环系统辨识 204

5.6.1　闭环系统可辨识性的基本概念 204

5.6.2　闭环系统的辨识方法及可辨识性 206

5 6.3　最小二乘法在闭环辨识中的应用 211

5.6.4　辅助变量法在闭环辨识中的应用 216

参考文献 217

第6章　频域辨识算法 221

6.1 概述 221

6.2.1　傅里叶变换 222

6.2　频域分析的基础知识 222

6.2.2　离散傅里叶变换 223

6.2.3　复随机变量 225

6.2.4　随机过程 226

6.2.5　平稳随机过程 228

6.2.6　随机过程的傅里叶变换 229

6.2.7　随机过程的谱密度 230

6.3　最大似然法 232

6.3.1　似然准则推导 233

6.3.2　最大似然算法 235

6.3.3　离散型最大似然算法 240

6.3.4　输出误差法 242

6.3.5　方程误差法 243

6.3.6　零添补技术 244

参考文献 246

7.1　输入设计 247

第7章　试验设计和最优输入 247

7.2　输出设计 250

7.2.1　输出信号测量要求 250

7.2.2　运动轨迹的测量 252

7.2.3　数据采集系统 253

7.3　几何、物理和环境参数测量 254

7.3.1　几何、物理参数的测定 254

7.3.2　环境参数测量 255

7.4　最优输入设计 255

7.4.1　最优输入设计准则 256

7.4.2　最优输入算法 258

7.4.3　应用实例 265

参考文献 270

8.2　参数估计准度评价准则 271

8.2.1　估计偏差 271

第8章　辨识准度与系统验证 271

8.1　概述 271

8.2.2　估计分散度 272

8.2.3　克拉马-罗不等式 272

8.2.4　不确定度椭球 274

8.3　估计准度评价的简化算法 274

8.3.1　灵敏度 274

8.3.2　相关性 275

8.3.3　克拉马-罗界 276

8.3.4　修正的克拉马-罗界 277

8.4　参数的置信区间估计 278

8.4.1　线性系统置信区间估计 279

8.4.2　非线性系统置信区间估计 280

8.4.3　非线性因子估计算法 281

8.5　准度的工程判断 283

8.6　系统验证 284

参考文献 285

第9章　试验数据预处理及相容性检验 286

9.1　概述 286

9.2　飞行试验数据的预处理 286

9.2.1　测量数据由电码到物理量的转换 287

9.2.2　零位修正 288

9.2.3　野值的识别、剔除与补正 289

9.2.4　试验数据加密与采样时刻校正 291

9 2.5　传感器安装位置校正 292

9.2.6　数据平滑和微分平滑 293

9.2.7　数据的低通数字滤波 296

9.2.8　数据的时间迟后修正 300

9.3　数据相容性检验和数据重建 303

9.3.1　相容性检验基本方程及算法 304

9.3.2　四元素相容性检验模型 311

9.3.3　飞行数据相容性检验实用算法 313

9.4　气动参数可辨识性分析和预估计 317

9.4.1　参数可辨识性分析 317

9.4.2　参数预估计 321

参考文献 323

第10章　气动力参数辨识 325

10.1　概述 325

10.2　固定翼飞行器气动参数辨识 326

10.2.1　6自由度模型气动参数辨识 326

10.2.2　纵向气动参数辨识 344

10.2.3　横侧向气动参数辨识 347

10.2.4　静不稳定飞行器气动参数辨识 352

10.3.1　6自由度模型气动参数辨识 357

10.3　旋翼飞行器气动参数辨识 357

10.3.2　含旋翼自由度模型气动参数辨识 361

10.4　自旋飞行器气动参数辨识 365

10.4.1　等效舵偏角和气动力数学模型 366

10.4.2　气动参数辨识数学模型 367

10.5　再入体气动参数辨识 374

10.5.1　再入体气动力矩导数辨识 374

10.5.2　小不对称气动参数辨识 378

10.5.3　再入攻角和气动力导数估计 383

10.6　弹丸气动参数辨识 386

10.6.1　太阳方位计的姿态测定 387

10 6.2　弹丸气动参数辨识数学模型 388

10.6.3　气动参数辨识对测试准度的要求 392

10.7.1　鱼雷动力学系统基本方程 394

10.7　鱼雷水动力参数辨识 394

10.7.2　水动力参数辨识基本方程 401

10.7.3　辨识仿真算例 406

10.8　地面试验气动参数辨识 407

10.8.1　弹道靶自由飞试验气动参数辨识 408

10.8.2　风洞自由振荡试验气动参数辨识 414

10.8.3　大攻角非定常气动力参数辨识 418

参考文献 423

第11章　惯性仪表误差系数辨识 425

11.1　概述 425

11.2　制导工具误差一般模型 427

11.2.1　加速度表误差 428

11.2.2　陀螺漂移误差 431

11.2.3　平台角偏差 433

11.2.4　误差模型 436

11.3　误差系数估计 437

11.3.1　工具误差的试验 438

11.3.2　工具误差的观测方程 439

11.3.3　工具误差辨识难题 440

11.3.4　仿真应用算例 442

11.4　天地关系检验与地面数据纠错 447

11.4.1　组合不变量 448

11.4.2　天地关系是否一致的检验 451

11.4.3　变量重组与地面数据纠错 455

11.4.4　仿真算例 457

11.5　实测数据处理 459

11.5.1　实测数据 459

11.5.2　误差模型的初选 462

11.5.3 工具误差系数估计 466

附录A　静态误差模型中的环境函数 472

参考文献 478

第12章　分布参数系统辨识 480

12.1　概述 480

12.2　基本辨识算法 481

12.2.1　基函数方法 482

12.2.2　伴随方程法 488

12.2.3　灵敏度法 493

12.3　再入飞行器气动热参数辨识 495

12.3.1　非线性热传导系数的辨识算法 497

12.3.2　再入飞行器表面热流辨识 505

12.4　工程湍流模型辨识 522

12.4.1　不可压湍流流动数值模拟方法 526

12.4.2　k-ε两方程模型参数辨识研究 535

12.4.3　对标准k-ε两方程模型结构改进的探讨 545

参考文献 556