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第1章 人—机—环复杂系统综述1

1.1人—机—环复杂系统的组成2

1.2人—机—环系统的复杂性分析4

1.3复杂系统的建模仿真研究方法5

第2章 驾驶员模型7

2.1驾驶员的操纵行为8

2.2经典控制理论模型10

2.3驾驶员最优控制模型12

2.4 ANN驾驶员模型概述14

2.4.1预测跟随理论14

2.4.2 ANN驾驶员模型15

2.4.3基于最优控制的ANN驾驶员模型16

第3章 飞行器运动方程20

3.1矢量与并矢20

3.1.1基矢量与矢量20

3.1.2并矢21

3.2坐标变换23

3.2.1矢量的坐标变换23

3.2.2基元坐标变换矩阵24

3.2.3常用坐标变换矩阵25

3.2.4并矢的坐标变换26

3.3 Possion公式及其推广27

3.4速度与加速度合成公式28

3.4.1速度合成28

3.4.2加速度合成29

3.5用方向余弦表示的角速度30

3.6飞行器质心运动的一般方程32

3.6.1密歇尔斯基方程32

3.6.2飞行器质心运动一般动力学方程34

3.6.3飞行器转动运动一般动力学方程35

3.7刚性飞行器动力学方程39

3.7.1飞行器质心运动方程39

3.7.2一般动坐标系中质心动力学方程39

3.7.3航迹坐标系中质心动力学方程41

3.7.4机体轴系中的质心动力学方程43

3.7.5飞行器绕质心转动的动力学方程46

3.8刚性飞行器运动学方程49

3.8.1飞行器质心运动学方程49

3.8.2飞行器绕质心转动运动学方程51

3.9非平静大气中飞行器运动方程54

3.9.1风切变概述54

3.9.2有风切变时的飞行器运动方程56

3.10飞机小扰动线化方程57

3.10.1纵向小扰动运动方程组58

3.10.2横航向小扰动运动方程组61

第4章 飞行控制系统63

4.1飞行控制系统的发展64

4.1.1飞行控制系统的发展历程64

4.1.2综合飞行/推进控制68

4.1.3光传飞行控制71

4.2飞机电传操纵系统71

4.2.1可靠性和余度技术73

4.2.2纵向单通道电传操纵系统的组成、工作原理76

4.2.3电传操纵系统的优点和存在问题83

第5章 人—机—环系统复杂性建模86

5.1驾驶员随机性建模86

5.1.1驾驶员操纵过程模型86

5.1.2滞后时间计算模型87

5.1.3概率分布模型89

5.2飞机控制系统故障模型90

5.2.1飞行控制系统故障的数学描述90

5.2.2传感器的故障模型91

5.2.3执行器的故障模型92

5.2.4系统状态的故障模型93

5.3伺服控制系统典型故障分析93

5.3.1四余度液压舵机伺服控制系统工作原理93

5.3.2四余度液压舵机单通道伺服控制系统典型故障分析95

5.4航空器安全可靠性建模与评估99

5.4.1故障分类99

5.4.2基于安全性的可靠性分配策略100

5.4.3提高安全性途径及其评估101

5.5大气紊流随机性建模103

5.5.1大气紊流的假设103

5.5.2大气紊流速度的相关函数和频谱函数103

5.5.3大气紊流速度的模拟111

5.6人机系统非线性建模113

第6章 低阶等效系统拟配120

6.1低阶等效系统拟配概述120

6.2拟配准则与拟配数学模型121

6.2.1低阶等效系统的拟配准则121

6.2.2纵向低阶等效系统的拟配数学模型123

6.2.3横航向低阶等效系统的拟配数学模型124

6.3低阶等效系统拟配方法125

6.3.1最小二乘法125

6.3.2极大似然法126

6.3.3拟配实例128

第7章 人机系统稳定性分析方法130

7.1人机系统稳定性概念130

7.2人机系统失稳条件134

7.3线性人机系统稳定性分析方法140

7.3.1带宽准则140

7.3.2 Gibson相位速率准则144

7.3.3 Neal—Smith准则145

7.3.4增益、相位裕度准则149

7.3.5 Smith—Geddes准则149

7.3.6 Gibson时域准则150

7.3.7 A值准则151

7.4人机闭环非线性系统稳定性分析方法154

7.4.1人机闭环非线性系统概述154

7.4.2描述函数法157

7.4.3 OLOP准则160

第8章 飞行事故概率模型与飞行风险概率模型162

8.1飞行事故统计指标162

8.1.1飞行事故总体统计指标162

8.1.2飞行事故部分统计指标164

8.2飞行安全评估判据与风险评估标准166

8.2.1飞行安全评估判据166

8.2.2风险评价等级167

8.2.3飞行风险定量评估标准168

8.3基于泊松过程的飞行事故概率模型170

8.4基于参数超限的风险概率模型172

8.4.1运动参数超限类型172

8.4.2危险程度空间划分174

8.4.3运动参数的限制175

8.4.4风险概率计算模型177

第9章 基于极值分布与基于最优化的概率评估方法179

9.1基于极值分布的概率评估方法181

9.1.1极值统计模型181

9.1.2渐进分布类型182

9.1.3分布参数估计184

9.1.4拟合优度检验186

9.1.5计算实例187

9.2小概率事件尾部分布规律190

9.2.1经验分布模型的局限性190

9.2.2尾部分布规律191

9.2.3数据的相对变换192

9.2.4趋势逼近函数与概率评估193

9.3最优化的概率评估方法194

9.3.1非线性回归方法194

9.3.2综合模型197

9.3.3非线性优化方法198

9.3.4计算实例199

第10章 飞行风险概率综合评估方法201

10.1风险概率静态计算201

10.1.1基本概率模型201

10.1.2事件树模型202

10.1.3风险概率计算与状态转移图204

10.2基于马尔科夫过程的综合评估模型205

10.2.1马尔科夫过程模型205

10.2.2基于马尔科夫过程的飞行风险评估模型207

10.2.3模型的求解209

10.3基于马尔科夫模型的电传操纵系统安全性分析211

10.3.1监控装置对飞行安全的影响211

10.3.2多余度系统对飞行安全的影响213

第11章 基于支持向量机的飞行事故率预测216

11.1统计学习理论的基本原理217

11.1.1机器学习理论217

11.1.2统计学习理论218

11.2支持向量机算法及其实现222

11.2.1线性支持向量机222

11.2.2广义线性支持向量机225

11.2.3核函数技巧与内积226

11.2.4非线性支持向量机228

11.2.5支持向量机算法的实现230

11.3基于支持向量机的非线性预测模型234

11.3.1回归问题与ε—不敏感损失函数234

11.3.2支持向量机回归基本算法236

11.3.3参数优化选择方法238

11.3.4支持向量机用于时间序列预测建模的一般框架239

11.3.5支持向量机回归预测流程243

11.4基于SVR的飞行事故率预测建模实例243

11.4.1原始数据的选取243

11.4.2 SVR预测模型的建立243

11.4.3 SVR预测模型的校验244

第12章 人—机—环评估模型的校核与验证246

12.1建模与仿真的校核、验证与确认（VVA）246

12.1.1 VVA的概念246

12.1.2 VVA的过程246

12.1.3 VVA中的仿真模型验证方法248

12.2人—机—环系统模型的校核验证技术250

12.2.1地面飞行模拟校核验证技术250

12.2.2空中飞行模拟校核验证技术252

12.3基于系统仿真的虚拟试飞安全性评估软件（VATES）的应用实践257

12.3.1软件的来源和功能258

12.3.2虚拟试飞的主要思路261

12.3.3虚拟试飞的主要优势262

主要符号说明268

参考文献271