导语

  

内容提要

  

    MATLAB是科学研究、工程设计等众多领域中数字仿真、辅助设计、算法研究和应用开发的基本工具和首选软件，在飞行器制导控制系统研制过程中有非常广泛的应用，在方案论证、系统设计和仿真验证试验中发挥了重要的作用。
    本书内容紧密结合飞行器制导控制系统的研制过程。首先介绍了MATLAB的基本功能及其在科学计算中的应用；然后，介绍了如何利用相关函数和工具完成线性控制系统的设计和非线性系统的构建；接下来，介绍了MATLAB在制导系统设计中的应用方法，侧重于信号滤波、图像处理、射频处理等内容；最后，介绍了MATLAB在仿真验证中的应用，包括蒙特卡罗仿真、仿真加速和半实物仿真等内容，以及如何利用MATLAB开展试验数据的统计分析方法。
    本书可作为一般读者学习和掌握MATLAB／Simulink语言的教科书，也可作为高等学校飞行器设计和导航制导与控制专业的本科生及研究生仿真课程的教材和教学参考书，还可作为相关科研人员学习和应用MATLAB开展制导控制系统设计的参考资料。

第1章  绪论
  1.1  精确制导武器制导控制系统概述
    1.1.1  精确制导武器制导控制系统的概念及组成
    1.1.2  精确制导武器的制导控制系统的研制过程
  1.2  MATLAB软件在制导控制系统研制中的应用
    1.2.1  MATLAB的发展历程
    1.2.2  基于MATLAB开展制导控制系统设计的优点
    1.2.3  MATLAB的组成及其在制导控制系统研制中的应用
  1.3  本书的结构及内容
第2章  MATLAB程序语言设计基础
  2.1  MATLAB 软件界面简介
    2.1.1  MATLAB软件界面
    2.1.2  MATLAB软件设置
  2.2  MATLAB语言中的变量及命令行窗口的基本操作
    2.2.1  MATLAB语言中的变量及数据结构
    2.2.2  MATLAB语言中命令行窗口的操作
  2.3  MATLAB语言中数据的运算方法
    2.3.1  Matlab语言中数据的创建
    2.3.2  Matlab语言中数据的标识与寻访
    2.3.3  Matlab语言中数据的运算处理
  2.4  MATLAB 函数的编写与调试
    2.4.1  M文件的分类及构成元素
    2.4.2  M函数的类别
    2.4.3  M语言中的控制流
    2.4.4  M函数的参数传递
    2.4.5  M文件编辑器简介
    2.4.6  M语言的编程技巧、调试方法与耗时测试
  2.5  MATLAB的数据曲线绘制
    2.5.1  二维曲线及修饰方法
    2.5.2  三维绘图及修饰方法
    2.5.3  特殊曲线的绘制方法
  2.6  本章要点小结
第3章  MATLAB与科学计算
  3.1  利用MATLAB求解线性代数问题
    3.1.1  矩阵的基本分析方法
    3.1.2  代数方程的求解
  3.2  利用MATLAB求解微积分问题
    3.2.1  MATLAB中微积分问题的解析解求解方法
    3.2.2  MATLAB中微积分问题的数值解求解方法
    3.2.3  常微分方程的数值求解方法
  3.3  利用MATLAB求解优化问题
    3.3.1  非线性方程组的求解
    3.3.2  无约束情况下优化问题的求解
    3.3.3  约束情况下优化问题的求解
    3.3.4  优化问题求解函数的设置
  3.4  利用MATLAB进行插值、拟合和统计
    3.4.1  数据的插值处理
    3.4.2  曲线数据的拟合
    3.4.3  随机数据的生成和统计
  3.5  本章要点小结
第4章  基于飞行器线性模型的控制系统设计
  4.1  飞行器数学模型的建立
    4.1.1  典型飞行器刚体动力学模型
    4.1.2  飞行器的小扰动线性化模型
    4.1.3  飞行器动力学系统的传递函数
  4.2  飞行器控制系统的典型系统结构
    4.2.1  飞行器控制系统的任务需求
    4.2.2  典型过载控制系统结构组成
    4.2.3  典型姿态控制系统结构组成
  4.3  线性系统模型在MATLAB环境中的描述方法
    4.3.1  线性连续系统模型在MATLAB中的描述方法
    4.3.2  线性离散时间模型在MATLAB中的描述方法
    4.3.3  线性系统模型之间的相互转换
    4.3.4  线性系统模型的连接处理
  4.4  利用MATLAB开展线性控制系统的特性分析
    4.4.1  基于MATLAB的线性控制系统的稳定性分析
    4.4.2  基于MATLAB的线性控制系统的状态可控性和可观性分析
    4.4.3  基于MATLAB的线性系统规范分解
  4.5  利用MATLAB开展线性控制系统的时域分析
    4.5.1  线性控制系统的时域分析方法
    4.5.2  MATLAB在线性控制系统的时域分析中的应用
  4.6  利用MATLAB开展线性控制系统的根轨迹分析
    4.6.1  线性控制系统的根轨迹分析方法
    4.6.2  MATLAB在线性控制系统的根轨迹绘制函数
  4.7  利用MATLAB开展线性控制系统的频域分析
    4.7.1  线性控制系统的频域分析概念及基本方法
    4.7.2  MATLAB在线性控制系统的频域分析中的应用
  4.8  MATLAB中线性定常系统分析工具linearSystemAnalyzer
    4.8.1  线性定常系统分析工具箱linearSystemAnalyzer简介
    4.8.2  线性定常系统分析工具箱linearSystemAnalyzer的使用
  4.9  MATLAB中SISO控制系统辅助设计工具controlSystemDesigner
    4.9.1  SISO控制系统辅助设计工具controlSystemDesigner简介
  4.10  某型飞行器控制性能分析
  4.11  本章要点小结
第5章  基于飞行器非线性模型的控制系统仿真验证
  5.1  典型飞行器的动力学运动学非线性模型
    5.1.1  近程飞行器六自由度模型
    5.1.2  滚转导弹六自由度模型
    5.1.3  远程火箭六自由度模型
    5.1.4  远程火箭的绕质心转动的运动学方程组
  5.2  Simulink建模环境的基本使用方法
    5.2.1  Simulink建模环境的基本操作
    5.2.2  Simulink建模环境中模块
    5.2.3  Simulink建模环境中信号
    5.2.4  Simulink建模环境中的子系统设置
    5.2.5  Simulink建模环境中的仿真参数设置
    5.2.6  Simulink建模环境中的部分概念说明
  5.3  Simulink建模环境的常用模块
    5.3.1  信号源模块库（Sources）
    5.3.2  信号输出模块库（Sinks）
    5.3.3  连续系统模块库（Continuous）
    5.3.4  不连续系统模块库（Discontinuities）
    5.3.5  离散系统模块库（Discrete）
    5.3.6  逻辑与位操作模块库（Logic and Bit Operations）
    5.3.7  查表运算模块库（Lookup Tables）
    5.3.8  数学运算模块库（Math Operations）
    5.3.9  端口及子系统模块库（Ports ＆ Subsystems）
    5.3.10  信号属性模块库（Signal Attributes）
    5.3.11  信号路由选择模块库（Signal Routing）
    5.3.12  用户自定义函数模块库（User-Defined Functions）
  5.4  Simulink建模环境的晋级使用技巧
    5.4.1  Simulink建模环境中查找与浏览功能
    5.4.2  Simulink建模环境中条件执行技术
    5.4.3  Simulink建模环境中流控制技术
    5.4.4  Simulink建模环境中子模块的封装技术
  5.5  基于Simulink的飞行器非线性模型的建立
    5.5.2  Simulink环境下飞行器模型的搭建步骤
    5.5.3  Simulink环境下六自由度仿真模型
  5.6  本章要点小结
第6章  先进飞控算法在MATLAB/Simulink中的实现
  6.1  Simulink环境中高级使用方法
    6.1.1  Simulink模型的M语言调用方法
    6.1.2  Simulink模型中的回调函数设置
    6.1.3  Simulink中S函数的使用方法
    6.1.4  Simulink模型的线性化处理及分析工具
  6.2  MATLAB中航空航天工具箱和模块库的使用
    6.2.1  MATLAB中航空航天工具箱Aerospace Toolbox简介
    6.2.2  MATLAB中航空航天模块库Aerospace Blockset简介
    6.2.3  MATLAB中航空航天工具箱和模块库的相关例程
  6.3  神经网络在Matlab/Simulink中使用方法
    6.3.1  神经网络的基本概念
    6.3.2  MATLAB中神经网络工具箱Neural Network Toolbox的简介
    6.3.3  MATLAB中神经网络工具箱Neural Network Toolbox的应用工具
    6.3.4  MATLAB中神经网络工具箱Neural Network Toolbox的Simulink模块库
    6.3.5  MATLAB中神经网络工具箱Neural Network Toolbox的相关例程
  6.4  模糊控制在Matlab/Simulink中使用方法
    6.4.1  模糊控制的基本概念
    6.4.2  MATLAB中模糊逻辑工具箱Fuzzy Logic Toolbox的简介
    6.4.3  MATLAB中模糊逻辑工具箱Fuzzy Logic Toolbox的应用工具
    6.4.4  MATLAB中模糊逻辑工具箱Fuzzy Logic Toolbox的Simulink模块库
    6.4.5  MATLAB中模糊逻辑工具箱Fuzzy Logic Toolbox的相关例程
  6.5  本章要点小结
第7章  MATLAB在飞行器制导系统设计分析中的应用
  7.1  精que制导武器导引律的设计分析
    7.1.1  精que制导武器各种导引律简介
    7.1.2  精que制导武器制导系统的设计与仿真验证
  7.2  制导控制系统中常用滤波处理的在MATLAB的实现方法
    7.2.1  MATLAB中的常用的信号滤波处理方法
    7.2.2  MATLAB中实现卡尔曼滤波的常用方法
  7.3  图像寻的制导研究中的Matlab应用方法
    7.3.1  MATLAB中的图像处理基础
    7.3.2  MATLAB中的图像增强处理方法
    7.3.3  MATLAB中的图像复原处理方法
    7.3.4  MATLAB中的图像分割及跟踪处理方法
    7.3.5  MATLAB中开展图像处理的例程
  7.4  雷达寻的制导研究中的MATLAB应用方法
    7.4.1  雷达制导系统的相关基础知识
    7.4.2  MATLAB的射频工具箱RF Toolbox简介
    7.4.3  MATLAB的相控阵系统工具箱Phased Array System Toolbox简介
    7.4.4  Simulink中SimRF模块库简介
  7.5  本章要点小结
第8章  MATLAB在飞行器制导控制系统仿真验证中的应用
  8.1  利用MATLAB开展蒙特卡罗数学仿真验证
    8.1.1  蒙特卡罗仿真的概念
    8.1.2  制导控制系统研制中蒙特卡罗仿真验证
  8.2  常用的MATLAB模型解算速度提升方法
    8.2.1  制导控制系统仿真计算中对模型运行速度的需求分析
    8.2.2  提升Simulink模型运行速度的常用方法
    8.2.3  MATLAB环境下单机多核并行计算实现方法
    8.2.4  MATLAB环境下机群分布式并行计算实现方法
  8.3  MATLAB在制导控制系统半实物仿真中的应用
    8.3.1  半实物仿真试验相关概念
    8.3.2  MATLAB在半实物仿真系统中的应用
  8.5  本章要点小结
第9章  MATLAB在试验数据结果分析中的应用
  9.1  试验数据分析中的基本概念
    9.1.1  误差的概念和分类
    9.1.2  试验数据的精que度与判断
    9.1.3  试验数据分析的主要内容
  9.2  基于MATLAB的试验数据描述性分析及数据预处理方法
    9.2.1  试验数据的描述性分析方法及其相关MATLAB函数
    9.2.2  试验数据的预处理方法及其相关MATLAB函数
  9.3  基于Matlab的试验数据假设检验分析方法
    9.3.1  试验数据假设检验的基本概念
    9.3.2  常用的参数假设检验及其相关MATLAB函数
    9.3.3  常用的非参数假设检验及其相关MATLAB函数
  9.4  基于MATLAB的试验数据参数估计方法
    9.4.1  试验数据参数估计的基本概念
    9.4.2  常用的试验数据不同分布假设检验及其相关MATLAB函数
  9.5  基于MATLAB的试验数据回归分析方法
    9.5.1  一元线性回归模型及其相关MATLAB函数
    9.5.2  多元线性回归模型及其相关MATLAB函数
    9.5.3  非线性回归的形式及其相关MATLAB函数
  9.6  试验数据的统计绘图分析
    9.6.1  常用的统计绘图
    9.6.2  概率分布统计绘图
    9.6.3  MATLAB中图形绘制方法汇总
  9.7  本章要点小结
附表：格拉布斯临界值表
参考文献