本书主要介绍弹道导弹姿态控制原理,以导弹飞行姿态稳定性控制为核心,按照姿态控制技术基础、姿态控制分析、姿态控制方案设计、综合设计以及其他电子综合系统设计的顺序展开。为保持导弹控制原理内容的完整性,特别对制导系统的功能作用以及与姿态控制系统的关系、巡航导弹制导控制原理进行了简要论述,以帮助读者形成导弹控制系统的整体认识。全书注重实用性和定性分析,突出理论并联系实际。
　　本书可作为高等学校控制工程类专业的教材或参考书,也可供从事导弹控制系统设计工作的科技人员参考。

第1章 概 述…………………………………………………………………………………… 1
1.1 导弹飞行特点…………………………………………………………………………… 1
1.2 导弹控制系统的基本功能……………………………………………………………… 2
1.2.1 制导系统的功能…………………………………………………………………… 3
1.2.2 姿态控制系统的功能……………………………………………………………… 8
1.3 导弹控制系统的组成…………………………………………………………………… 9
1.4 导弹控制系统的发展…………………………………………………………………… 11
1.4.1 导弹武器的发展趋势……………………………………………………………… 11
1.4.2 导弹控制系统发展前景…………………………………………………………… 12
1.4.3 导弹控制系统发展方向和途径…………………………………………………… 13
第2章 姿态控制技术基础…………………………………………………………………… 17
2.1 弹体运动方程的建立…………………………………………………………………… 18
2.1.1 姿态控制常用坐标系及其相互关系……………………………………………… 18
2.1.2 刚性弹体运动方程………………………………………………………………… 24
2.1.3 作用于导弹上的力和力矩………………………………………………………… 26
2.1.4 六自由度弹体动力学模型………………………………………………………… 35
2.1.5 弹体线性化运动方程……………………………………………………………… 37
2.2 姿态控制系统的一般特征及数学模型简化…………………………………………… 41
2.2.1 运动参数的时变性………………………………………………………………… 41
2.2.2 控制对象及设备的非线性………………………………………………………… 42
2.2.3 参数及干扰的随机变化性………………………………………………………… 42
2.2.4 弹体的气动静不稳定性…………………………………………………………… 43
2.2.5 弹体的弹性振动…………………………………………………………………… 43
2.2.6 姿态运动数学模型的简化………………………………………………………… 46
2.3 姿态控制系统的敏感装置……………………………………………………………… 48
2.3.1 姿态角敏感装置…………………………………………………………………… 48
2.3.2 角速率测量装置…………………………………………………………………… 50
2.3.3 横法向加速度计…………………………………………………………………… 51
2.4 姿态控制的中间装置…………………………………………………………………… 52
2.4.1 综合放大器………………………………………………………………………… 52
2.4.2 弹载计算机………………………………………………………………………… 57
2.5 姿态控制系统执行机构………………………………………………………………… 58
2.5.1 液压伺服机构……………………………………………………………………… 59
2.5.2 空气舵……………………………………………………………………………… 62
2.5.3 滚动控制装置……………………………………………………………………… 65
2.5.4 小推力姿控装置…………………………………………………………………… 66
第3章 导弹姿态控制分析…………………………………………………………………… 67
3.1 姿态控制系统性能指标………………………………………………………………… 67
3.1.1 稳定性指标………………………………………………………………………… 67
3.1.2 精度指标…………………………………………………………………………… 68
3.1.3 动态性能指标……………………………………………………………………… 68
3.1.4 抗干扰指标………………………………………………………………………… 69
3.1.5 可靠性指标………………………………………………………………………… 69
3.1.6 性能指标的其他提法……………………………………………………………… 70
3.2 姿态控制分析…………………………………………………………………………… 70
3.2.1 稳定性分析方法…………………………………………………………………… 70
3.2.2 姿态运动的简化分析……………………………………………………………… 72
3.2.3 大姿态稳定性简化分析…………………………………………………………… 77
3.2.4 加速度反馈分析…………………………………………………………………… 82
3.2.5 弹性稳定性分析…………………………………………………………………… 87
3.2.6 横法向导引分析…………………………………………………………………… 90
3.2.7 稳态误差分析……………………………………………………………………… 94
第4章 姿态控制方案设计…………………………………………………………………… 99
4.1 线性控制与非线性控制………………………………………………………………… 99
4.1.1 线性控制基本控制规律…………………………………………………………… 99
4.1.2 非线性控制理论………………………………………………………………… 101
4.2 模拟式控制系统和数字式控制系统………………………………………………… 104
4.3 角敏感装置的选择…………………………………………………………………… 105
4.4 速率陀螺的应用与弹性稳定方法的选择…………………………………………… 106
4.5 加速度反馈的作用…………………………………………………………………… 106
4.6 方案选择实例………………………………………………………………………… 107
4.6.1 模拟式姿态控制方案实例……………………………………………………… 107
4.6.2 数字式姿态控制方案实例……………………………………………………… 108
4.6.3 网络化姿态控制方案实例……………………………………………………… 111
第5章 姿态控制综合设计…………………………………………………………………… 113
5.1 姿态控制综合设计概述……………………………………………………………… 113
5.1.1 综合设计的依据和任务………………………………………………………… 113
5.1.2 综合设计的特点和基本准则…………………………………………………… 114
5.1.3 综合设计在型号研制各个阶段的工作内容…………………………………… 115
5.2 控制系统基本结构、设备配置和技术要求…………………………………………… 117
5.2.1 确定基本结构的重要因素……………………………………………………… 117
5.2.2 设备配置的确定………………………………………………………………… 118
5.2.3 对控制系统的技术要求………………………………………………………… 119
5.3 对控制系统以外系统的技术要求…………………………………………………… 120
5.3.1 对地面测试发控系统提出控制系统测试发控要求…………………………… 120
5.3.2 对遥测系统提出遥测参数要求………………………………………………… 121
5.3.3 对导弹总体及结构系统提出设备安装要求…………………………………… 121
5.4 模拟式姿态控制系统综合…………………………………………………………… 122
5.4.1 系统综合方法…………………………………………………………………… 122
5.4.2 系统参数综合…………………………………………………………………… 123
5.4.3 伺服机构参数选择……………………………………………………………… 127
5.5 数字式姿态控制系统综合…………………………………………………………… 128
5.5.1 A/D与D/A 分析……………………………………………………………… 128
5.5.2 数字网络设计…………………………………………………………………… 131
5.5.3 采样周期的选择和抗干扰……………………………………………………… 134
5.6 姿态控制系统仿真试验设计………………………………………………………… 135
5.6.1 仿真试验特点…………………………………………………………………… 136
5.6.2 仿真试验设计…………………………………………………………………… 137
5.7 控制系统电原理图设计……………………………………………………………… 139
5.7.1 完成电原理图设计的前提条件………………………………………………… 139
5.7.2 电磁兼容设计…………………………………………………………………… 139
5.7.3 电原理图设计步骤和主要内容………………………………………………… 141
5.8 可靠性和安全性分析………………………………………………………………… 145
5.8.1 故障模式及影响分析…………………………………………………………… 145
5.8.2 故障树分析……………………………………………………………………… 147
5.9 控制系统综合试验…………………………………………………………………… 150
第6章 飞行控制电子综合系统……………………………………………………………… 152
6.1 电源配电系统………………………………………………………………………… 152
6.1.1 一次电源………………………………………………………………………… 152
6.1.2 二次电源………………………………………………………………………… 153
6.1.3 配电与时序控制………………………………………………………………… 153
6.2 分离系统与控制……………………………………………………………………… 154
6.2.1 分离系统的功用组成…………………………………………………………… 154
6.2.2 分离类型与控制………………………………………………………………… 154
6.3 安全自毁系统………………………………………………………………………… 156
6.3.1 安全自毁系统功用、分类与组成………………………………………………… 156
6.3.2 安全自毁方案…………………………………………………………………… 157
6.3.3 安全自毁系统的基本工作原理………………………………………………… 158
第7章 巡航导弹制导控制原理……………………………………………………………… 159
7.1 巡航导弹制导控制原理概述………………………………………………………… 159
7.1.1 巡航导弹的分类………………………………………………………………… 159
7.1.2 巡航导弹的系统组成…………………………………………………………… 159
7.1.3 巡航导弹与弹道导弹的区别…………………………………………………… 160
7.2 巡航导弹制导控制系统总体………………………………………………………… 161
7.2.1 任 务…………………………………………………………………………… 161
7.2.2 组成及功能……………………………………………………………………… 161
7.2.3 工作流程………………………………………………………………………… 162
7.3 飞行控制方案………………………………………………………………………… 163
7.3.1 飞行控制阶段划分……………………………………………………………… 163
7.3.2 发射转平段……………………………………………………………………… 164
7.3.3 巡航飞行段……………………………………………………………………… 165
7.3.4 末段攻击控制…………………………………………………………………… 169
7.3.5 地形跟踪控制…………………………………………………………………… 170
7.3.6 飞行速度控制…………………………………………………………………… 171
7.4 巡航导弹控制系统设计……………………………………………………………… 172
7.4.1 纵向控制系统设计……………………………………………………………… 172
7.4.2 横侧向控制系统设计…………………………………………………………… 173
7.5 某巡航导弹制导控制系统仪器介绍………………………………………………… 174
7.5.1 制导计算机……………………………………………………………………… 175
7.5.2 惯导/卫星导航系统……………………………………………………………… 176
7.5.3 雷达高度表……………………………………………………………………… 176
7.5.4 气压高度系统…………………………………………………………………… 176
7.5.5 下视景像匹配系统……………………………………………………………… 177
7.5.6 舵系统…………………………………………………………………………… 178
第8章 现代控制理论在导弹姿态控制中的应用…………………………………………… 179
8.1 现代控制理论基本内容……………………………………………………………… 179
8.2 现代控制理论在导弹控制系统中的应用…………………………………………… 182
8.2.1 最优控制应用…………………………………………………………………… 182
8.2.2 变结构控制理论的应用………………………………………………………… 185
8.2.3 H ∞ 控制理论的应用…………………………………………………………… 187
8.2.4 智能控制的应用………………………………………………………………… 190
参考文献………………………………………………………………………………………… 191