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