制導與控制原理（簡體書）

制導與控制系統是航天飛行器的重要組成部分，其設計在很大程度上決定著航天器完成預定任務的能力。制導、導航和控制一起構成飛行控制的核心，制導系統在導航系統提供的飛行器狀態參數的基礎上，根據一定的制導律計算質心運動控制信號，該制導信號交由姿態控制系統控制飛行器的姿態執行機構（空氣舵、發動機的偏擺角和開關機等），確保飛行器在外干擾條件下能夠以一定的精度到達設計的目標點。
在北京航空航天大學宇航學院航天制導導航與控制系，作者多年來一直從事飛行器GNC系統的教學和科研，發現目前國內缺少適合於本科階段學生使用的系統介紹航天飛行器GNC原理和設計方法的教材。在教學過程中，作者曾多年使用徐延萬編著的《彈道導彈、運載火箭控制系統設計與分析》一書，在借鑒該書理論編排的基礎上，參考了近些年出版的彈／箭制導和控制的相關教材和專著，並結合作者教授探測制導與控制專業高年級本科生課程的教學實踐經驗，編寫了本書。本書可作為航天GNC專業本科生學習航天飛行控制系統設計的教材，也可作為跨專業研究生了解本專業的入門教材。全書從基本的坐標系轉換和動力學原理出發，由淺人深地進行講解，有針對性地對基礎原理進行詳細推導，同時結合實際工程應用背景對近年來出現的新技術進行了介紹，幫助學生順利地從已經掌握的理論力學和自動控制原理等基礎課過渡到專業課的學習中，並激發學習過程中的興趣。
全書共分7章：第1章介紹航天飛行控制系統的基本概念和發展歷程；第2章介紹飛行器姿態和質心運動的數學和力學基礎；第3章介紹飛行器彈道學的基礎；第4～6章分別展開介紹導航、制導和姿態控制系統的設計方法，其中制導系統設計部分包含對主動段、自由段、再入段和末段的介紹，便於讀者了解航天飛行器完整飛行過程中控制系統的設計方法；第7章介紹飛行控制系統的硬件組成。
本書由楊博、樊子辰、於賀共同編寫。各章編寫分工為：第1章、第4～6章由楊博編寫；第2～3章由樊子辰編寫；第7章由於賀編寫。在本書的編寫過程中，碩士研究生朱一川、竇婧文、楊航和吳一凡參加了第2～7章部分仿真驗證、繪圖和校對工作，在此一並表示感謝。
由於書中內容涉及面廣，作者水平有限，難免存在錯誤、疏漏或不妥之處，敬請讀者批評指正，並將修改意見反饋給我們。

第1章緒論

1.1控制系統功能與特點

1.1.1彈道飛行器組成結構

1.1.2控制器系統結構

1.1.3控制系統特點

1.2彈道飛行器控制系統發展概況

1.2.1國外彈(箭)飛行控制系統發展歷程

1.2.2我國彈(箭)飛行控制系統發展歷程

1.3彈(箭)的發展趨勢及對飛行控制系統的需求

1.3.1發展趨勢

1.3.2飛行控制系統的發展方向

思考題

第2章彈(箭)飛行動力學及運動方程

2.1坐標系及其相互關係

2.1.1常用坐標系

2.1.2飛行器姿態的表示

2.1.3坐標系之間的轉換

2.1.4歐拉角速度與三軸角速度之間的關係

2.2彈(箭)運動方程

2.2.1坐標系間矢量導數的關係

2.2.2質點系的質心運動方程

2.2.3質點系的繞質心運動方程

2.2.4運動方程在坐標系中的投影

2.2.5作用在飛行器上的力和力矩

2.2.6彈性振動方程

2.2.7誤差方程

思考題

第3章飛行器軌道

3.1主動段軌道方程

3.2自由段軌道方程

3.2.1不旋轉地球上的自由段橢圓軌道方程

3.2.2射程

3.2.3飛行時間

3.3再入段軌道方程

3.4落點計算

3.4.1航程計算

3.4.2落點偏差計算

3.4.3射程偏導數和橫向偏導數的推導

3.4.4落點散布度計算

思考題

第4章導航系統

4.1彈(箭)控制系統功能與原理

4.2慣性導航系統

4.2.1平臺慣導的姿態角測量

4.2.2捷聯慣導的姿態角測量

4.2.3慣性測速定位

4.3天文導航系統

4.3.1天文導航的姿態測量

4.3.2天文導航直接敏感地平定位

4.3.3天文導航間接敏感地平定位

4.3.4慣導/天文組合導航系統

思考題

第5章飛行器的制導方法

5.1制導系統概述

5.2主動段制導

5.2.1攝動制導

5.2.2全量式制導

5.2.3基於增益速度的閉路制導

5.2.4迭代制導

5.2.5基於神經網絡的閉路制導

5.3被動段制導

5.3.1中制導

5.3.2再入段制導

5.4末制導

5.4.1末制導的導引方法

5.4.2光學導引頭

5.4.3雷達導引頭

5.4.4多模導引頭

制導與控制原理

思考題

第6章姿態控制系統

6.1姿態控制系統的結構和功能

6.2姿態控制系統運動模型和頻域設計方法

6.2.1姿態運動的狀態方程和傳遞函數

6.2.2姿態運動的穩定性分析

6.2.3連續式姿態控制系統

6.2.4數字式姿態控制系統

6.3飛行器姿態的最優控制方法

6.3.1線性二次型最優控制問題的描述

6.3.2飛行器姿態的最優控制器設計

6.4飛行器姿態的滑模變結構控制方法

6.4.1滑模變結構控制基本原理

6.4.2滑模變結構控制的抖振問題

6.4.3線性滑模控制器設計方法

6.4.4飛行器姿態的滑模控制器設計

思考題

第7章飛行控制電子綜合系統及硬件組成

7.1飛行控制電子綜合系統

7.1.1時序系統

7.1.2電源配電系統

7.2敏感測量裝置

7.2.1陀螺儀

7.2.2加速度計

7.2.3陀螺穩定平臺

7.3彈(箭)載控制計算機

7.4執行機構

7.4.1伺服機構組成

7.4.2伺服機構工作原理

7.4.3伺服機構設計的關鍵問題

7.4.4伺服系統

7.4.5伺服機構的發展方向

思考題

參考文獻