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主要参数表1

第1章 绪论5

1.1 新型稳定平台系统的结构与特征5

1.1.1 三自由度框架式结构5

1.1.2 两自由度框架式结构6

1.1.3 速率陀螺式稳定平台6

1.1.4 捷联式稳定平台6

1.2 新型稳定平台的控制系统与控制技术7

1.2.1 新型稳定平台的控制技术7

1.2.2 控制器的变化与关键技术7

1.2.3 两轴结构的盲区与控制问题8

1.3 红外／光电探测系统的最新发展与应用9

1.4 红外／光电探测在导引系统中的作用12

1.4.1 导引头的小视场角12

1.4.2 导引系统工作原理12

1.4.3 导引头控制系统设计要求14

1.5 本书讨论的问题16

参考文献17

第2章 新型稳定平台的建模分析20

2.1 稳定平台结构形式与特点20

2.1.1 三轴平台结构20

2.1.2 两轴平台结构21

2.2 三轴稳定平台建模与分析24

2.2.1 三轴稳定平台的几个概念24

2.2.2 坐标系定义25

2.2.3 坐标变换26

2.2.4 运动学关系27

2.2.5 动力学模型33

2.2.6 动力学模型的简化43

2.2.7 机电模型44

2.2.8 三轴模型仿真实例48

2.3 两轴稳定平台模型53

2.3.1 两轴直角坐标稳定平台模型53

2.3.2 两轴极坐标稳定平台模型55

2.3.3 两轴稳定平台特性分析57

2.4 小结57

参考文献58

第3章 新型稳定平台的稳定与跟踪控制59

3.1 新型稳定平台控制系统的设计指标59

3.1.1 设计指标59

3.1.2 隔离度定义与特性60

3.1.3 稳定平台输出与制导系统的关系60

3.2 三轴稳定平台的经典PID控制65

3.2.1 控制机理与控制系统基本结构65

3.2.2 各轴负载及电机伺服控制回路模型69

3.2.3 三轴平台的经典PID控制71

3.3 关于具有初始离轴角情况的分析78

3.3.1 具有离轴角的弹体扰动79

3.3.2 具有离轴角的框架偏转79

3.3.3 弹体扰动与框架偏转的合成80

3.3.4 仿真验证82

3.4 直角坐标结构捷联式稳定平台的PID控制83

3.4.1 直角两轴平台的速率稳定原理83

3.4.2 稳定与角跟踪回路的PID控制86

3.5 极坐标结构捷联式稳定平台的经典PID控制92

3.5.1 极坐标跟踪指令生成92

3.5.2 控制原理95

3.5.3 稳定与跟踪回路的PID控制仿真98

3.6 小结100

参考文献101

第4章 稳定平台控制系统的现代设计方法102

4.1 基于状态空间的二次型最优LQR控制102

4.1.1 设计原理102

4.1.2 状态变量与状态方程103

4.1.3 控制律设计过程104

4.1.4 闭环控制系统仿真104

4.1.5 加入前馈提高控制精度107

4.1.6 控制器的非线性补偿109

4.2 基于神经网络的智能PID控制115

4.2.1 CMAC神经网络控制原理与基本算法115

4.2.2 控制器设计117

4.2.3 控制效果仿真121

4.3 基于扩张状态观测器的视线稳定控制123

4.3.1 扩张状态观测器设计123

4.3.2 视线稳定控制器设计126

4.3.3 系统隔离度分析127

4.3.4 仿真实例128

4.4 小结133

参考文献133

第5章 两轴稳定平台的盲区分析134

5.1 像球面和初始坐标系134

5.2 直角坐标稳定平台的跟踪盲区问题139

5.2.1 直角坐标稳定平台的像球面描述139

5.2.2 直角坐标稳定平台的盲区分析141

5.3 极坐标稳定平台的跟踪盲区问题143

5.3.1 极坐标稳定平台的像球面描述143

5.3.2 极坐标稳定平台的盲区分析145

5.4 盲区问题在视线稳定中的体现147

5.5 瞬时视场对盲区的影响以及盲区的实时判别148

5.6 盲区问题的控制151

5.7 小结152

参考文献152

第6章 极坐标稳定平台小视场角跟踪的预测控制153

6.1 基于框架坐标系的视线稳定控制器154

6.2 指令生成的几个难点157

6.2.1 指令多值性和指令跳变157

6.2.2 瞬时像平面的旋转158

6.3 跟踪微分器159

6.3.1 新型跟踪微分器结构及稳定性证明160

6.3.2 相空间分析165

6.3.3 频率特性分析168

6.3.4 仿真实例172

6.3.5 小结178

6.4 基于跟踪微分器的指令规划系统178

6.4.1 基于坐标系旋转的指令优化178

6.4.2 指令预测滤波与规划183

6.4.3 仿真实例185

6.5 非线性目标跟踪控制器186

6.6 视线稳定和目标跟踪系统总体结构188

6.7 仿真实例190

6.7.1 仿真系统结构190

6.7.2 复杂轨迹191

6.7.3 目标轨迹跟踪仿真193

6.8 小结197

附录197

参考文献198

第7章 新型光电稳定平台在视觉导引中的应用201

7.1 基于机器视觉导引的无人机自主着陆控制与仿真201

7.1.1 仿真环境的组成202

7.1.2 实时通信207

7.1.3 总体仿真系统特点209

7.1.4 仿真环境与结果分析211

7.2 红外寻的导弹导引头对运动目标的跟踪导引应用220

7.3 小结223

参考文献223