第1章 飞行器动力学与仿真基础 1
1.1飞行器姿态描述 1
1.1.1方向余弦阵 1
1.1.2欧拉角 2
1.1.3四元数 3
1.2姿态运动学方程 4
1.2.1方向余弦阵 4
1.2.2欧拉角 6
1.2.3四元数 6
1.3姿态动力学方程 8
1.3.1动量矩和惯量矩阵 8
1.3.2欧拉动力学方程 9
1.4飞行器质心运动方程 10
1.5动力学仿真实例 11
1.5.1姿态运动MATLAB仿真 11
1.5.2姿态运动Simulink仿真 17
第2章 弹道导弹姿控系统Simulink仿真 21
2.1导弹姿控系统的结构和特征 21
2.1.1导弹姿控系统的结构 21
2.1.2导弹姿控系统的典型特征 22
2.2导弹姿态运动数学模型的建立 24
2.2.1刚体小扰动俯仰运动方程 25
2.2.2弹性振动方程 28
2.3导弹姿控系统设计的性能指标 29
2.3.1稳定性指标 29
2.3.2精度指标 30
2.3.3动态性能指标 30
2.3.4抗干扰指标 31
2.4 ACSCAD软件的功能结构以及图形界面 31
2.4.1 ACSCAD软件的功能结构 32
2.4.2 ACSCAD软件的图形界面 33
2.5导弹六自由度仿真的Simulink建模 36
2.5.1导弹六自由度仿真建模特征 36
2.5.2导弹六自由度仿真总体结构 37
2.5.3六自由度仿真典型子系统建模 38
第3章 飞行器再入滑翔弹道Simulink仿真 43
3.1高超声速飞行器再入弹道概述 43
3.1.1再入拉起段 43
3.1.2滑翔飞行段 43
3.2平衡滑翔弹道特性理论分析 45
3.2.1简化运动模型 45
3.2.2速度、高度与速度倾角之间的解析关系 46
3.2.3动压、过载与热流密度随速度变化规律 48
3.2.4常升阻比时运动状态之间的解析表达式 49
3.3跳跃滑翔弹道特性简化仿真分析 51
3.3.1初始高度对弹道的影响 52
3.3.2初始速度对弹道的影响 52
3.3.3初始速度倾角对弹道的影响 53
3.4飞行器再入滑翔质心运动数学模型 54
3.4.1坐标系定义及其转换 54
3.4.2在半速度坐标系中的质心运动方程 55
3.5飞行器再入滑翔弹道Simulink建模与仿真 60
3.5.1再入滑翔弹道Simulink建模 60
3.5.2再入滑翔弹道仿真实例 62
第4章 航天器编队飞行Simulink仿真 64
4.1基于C-W方程的相对运动描述 64
4.1.1 Hill动力学方程的建立 64
4.1.2相对运动的解析解 66
4.2基于轨道根数的相对运动描述 69
4.2.1由轨道根数计算相对运动状态 69
4.2.2由相对运动状态计算轨道根数 73
4.3地球静止轨道航天器相对运动 75
4.3.1无奇异轨道根数 75
4.3.2基于E/I矢量的相对运动描述 76
4.4航天器编队构形的控制 79
4.4.1编队控制转化为交会控制 79
4.4.2平面内构形的三冲量控制 80
4.5航天器编队飞行的Simulink仿真 82
4.5.1编队飞行Simulink仿真模型的搭建 82
4.5.2编队维持控制的仿真实例 83
第5章 航天器姿态控制系统Simulink仿真 86
5.1航天器姿态控制对象模型 86
5.1.1动力学设计对象模型 86
5.1.2干扰力矩模型 87
5.2航天器姿态确定 99
5.2.1卡尔曼滤波理论 99
5.2.2连续系统状态方程 100
5.3航天器姿态稳定控制 103
5.3.1反馈控制律设计 103
5.3.2飞轮角动量磁卸载 104
5.4大角度姿态机动控制 104
5.5航天器姿态控制Simulink仿真 107
第6章 磁悬浮CMG及姿态控制Simulink仿真 111
6.1磁悬浮系统原理及模型 111
6.1.1磁悬浮系统工作原理 111
6.1.2电磁力的线性化模型 112
6.2磁悬浮轴承控制对象模型 113
6.2.1磁悬浮转子动力学模型 113
6.2.2弹性支承转子的运动特征 115
6.3磁悬浮飞轮控制律设计 119
6.3.1交叉反馈控制律设计 119
6.3.2控制律的解耦合作用 120
6.4处理器在回路的控制仿真 121
6.4.1 RTDX通信原理 121
6.4.2面向DSP的控制律实现 122
6.4.3仿真运行结果 124
6.5航天器姿态运动对转子的干扰 125
6.5.1姿态运动产生的干扰力矩 125
6.5.2姿态控制仿真运行结果 128
参考文献 129