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硬式空中加油系統建模與控制

  • 作者:屈耀紅|責編:杜凡如
  • 出版社:機械工業
  • ISBN:9787111649342
  • 出版日期:2020/05/01
  • 裝幀:平裝
  • 頁數:214
人民幣:RMB 59 元      售價:
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內容大鋼
    本書以硬式空中加油系統動力學建模與控製為主線,較全面地介紹了硬式空中加油技術。在系統建模方麵包含了加油伸縮管結構分析及計算流體動力學模擬,加油伸縮管的剛性/彈性建模,以及加油機-加油伸縮管-受油機的三機耦合多體動力學建模,同時創建了加油過程中的流場環境模型。在加油系統的控制方面,涉及會合階段加油機與受油機會合導引設計,對準階段雙目視覺跟蹤技術以及加油伸縮管的姿態控制,對接階段的自動卸荷及受油機的定點跟蹤技術。基於硬式空中加油基本理論建立硬式加油地面半物理試驗平台,完成硬式空中加油的地面模擬,為空中試飛提供了依據,同時,對於硬式空中加油技術的發展具有一定的指導作用。
    本書包含了流體力學、系統動力學、飛行控制、會合導引、視覺跟蹤、非線性控制、編隊飛行等內容,能夠幫助讀者更好地了解硬式空中加油在飛行各個階段所涉及的相關技術。適合從事空中加油、動力學建模、飛行控制、非線性控制、視覺對準等研究領域的研究生、科研人員仔細研讀。

作者介紹
屈耀紅|責編:杜凡如
    屈耀紅,1971年生,陝西合陽人,西北工業大學自動化學院副教授。主要從事飛機空中加油、無人機組合導航及在線風場估計、多機協同控制以及定位等研究。曾主持完成國家自然科學基金、航空科學基金、陝西省重點研發計劃、橫向課題等10多個相關項目,先後參與國家總裝預研、空裝預研、裝發預研等項目。相關研究工作獲國防科技進步一等獎、二等獎,以及中航集團一等獎、三等獎各1項。在國為外學術期刊、會議上發表論文50余篇,獲得國家發明專利以及軟體著作權10余項。

目錄
前言
主要符號表
第1章  硬式空中加油簡介
  1.1  硬式空中加油的起源與發展
  1.2  硬式空中加油技術的研究意義
  1.3  硬式空中加油的基本流程
  1.4  硬式空中加油的研究現狀
    1.4.1  硬式空中加油系統建模及風場環境建模
    1.4.2  硬式空中加油控制方法設計
    1.4.3  地面半物理模擬試驗
  1.5  本書結構安排
第2章  加油伸縮管結構分析
  2.1  三維幾何建模
  2.2  模態分析
    2.2.1  模態分析基本理論
    2.2.2  模態分析過程及結果
  2.3  氣動特性分析
    2.3.1  網格繪製
    2.3.2  氣動參數模擬
    2.3.3  計算結果與分析
  2.4  本章小結
第3章  硬式空中加油系統建模
  3.1  坐標系
    3.1.1  坐標系的定義
    3.1.2  坐標系之間的轉換
  3.2  加油伸縮管剛體建模
    3.2.1  建模假設
    3.2.2  伸縮管定點運動的歐拉動力學方程
    3.2.3  伸縮管動力學模型
    3.2.4  伸縮管的線性模型
  3.3  加油伸縮管彈性建模
    3.3.1  加油伸縮管的動能和重力勢能
    3.3.2  伸縮管運動方程
  3.4  加油系統多體動力學建模
    3.4.1  牛頓一歐拉動力學方法
    3.4.2  加油系統多體動力學模型
  3.5  本章小結
第4章  硬式加油風場環境建模與分析
  4.1  加/受油機風場環境建模
    4.1.1  加/受油機遠距風場組件模型
    4.1.2  加/受油機遠距風場模型分析
    4.1.3  加/受油機近距風場組件模型
    4.1.4  加/受油機近距風場模型分析
  4.2  基於矢量三角形的風場在線估計
    4.2.1  基於速度的風場估計方法
    4.2.2  基於位置的風場估計方法
    4.2.3  兩種矢量三角形方法的對比分析
    4.2.4  矢量三角形方法的估計精度
  4.3  加/受油機聯合風場估計方法
    4.3.1  分頻信息融合方法提出

    4.3.2  風信息特徵量的獲取
    4.3.3  特徵量數據關聯分析
  4.4  本章小結
第5章  硬式空中加油自主會合導引設計
  5.1  分數階微積分
    5.1.1  分數階微積分理論
    5.1.2  分數階微積分逼近演算法
    5.1.3  分數階系統穩定性判定
  5.2  分數階滑模控制
    5.2.1  趨近律設計
    5.2.2  分數階滑模控制律
    5.2.3  分數階滑模特性分析
  5.3  風擾環境下分數階滑模自主會合導弓l律
    5.3.1  會合過程的模型
    5.3.2  帶有末端約束的導引律設計
    5.3.3  自主會合模擬
  5.4  本章小結
第6章  硬式空中加油自動對準視覺跟蹤技術
  6.1  圖像採集與圖像預處理
    6.1.1  圖像採集
    6.1.2  圖像預處理
    6.1.3  特徵提取
  6.2  基於視覺的機動目標快速跟蹤方法
    6.2.1  基於模板匹配的跟蹤演算法
    6.2.2  基於MeanShift的跟蹤演算法
    6.2.3  HSV模型和形態學相結合的跟蹤演算法
    6.2.4  預估跟蹤演算法
  6.3  雙目視覺定位目標
    6.3.1  坐標系轉換
    6.3.2  攝像機標定
    6.3.3  目標三維坐標解算
  6.4  坐標系轉化與跟蹤路徑規劃
    6.4.1  坐標系轉化
    6.4.2  跟蹤路徑規劃
  6.5  本章小結
第7章  硬式空中加油對準姿態控制
  7.1  基於混合靈敏度思想的彈性加油伸縮管姿態控制器
    7.1.1  彈性加油彈性伸縮管模型降階
    7.1.2  混合靈敏度思想
    7.1.3  基於混合靈敏度思想的最優PID控制器
    7.1.4  模擬結果分析
  7.2  基於超螺旋滑模的加油伸縮管姿態控制
    7.2.1  滑模變結構控制理論概述
    7.2.2  滑模變結構控制的特性
    7.2.3  高階滑模控制
    7.2.4  剛體加油伸縮管姿態控制律
    7.2.5  基於超螺旋滑模控制的彈性抑制控制律
    7.2.6  系統穩定性證明
    7.2.7  模擬結果分析
  7.3  本章小結

第8章  硬式加油自動卸荷及受油機定點跟蹤技術
  8.1  自動卸荷原理
  8.2  自動卸荷方案設計
  8.3  對接應力模型建立
  8.4  自動卸荷控制
    8.4.1  剛體模型的自動卸荷控制
    8.4.2  加油伸縮管彈性作用下的自動卸荷
  8.5  受油機定點跟蹤技術
    8.5.1  相對位置空間
    8.5.2  受油機姿態和速度保持
    8.5.3  定點跟蹤控制器
    8.5.4  模擬試驗
  8.6  本章小結
第9章  硬式加油地面半物理試驗
  9.1  半物理試驗平台總體方案設計
    9.1.1  機械系統設計
    9.1.2  試驗驅動平台控制系統設計
  9.2  試驗平台動力學建模
    9.2.1  俯仰通道主要力矩
    9.2.2  滾轉通道主要力矩
    9.2.3  摩擦力矩模型
    9.2.4  動力學模型的建立
  9.3  姿態角跟蹤控制律設計及模擬驗證
    9.3.1  補償控制器的設計
    9.3.2  雙反饋控制器的設計
    9.3.3  模擬分析
  9.4  加油伸縮管姿態角跟蹤控制器的工程實現
    9.4.1  運行測試
    9.4.2  正弦跟蹤測試
  9.5  本章小結
參考文獻

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