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| 內容簡介： |
本书以硬式空中加油系统动力学建模与控制为主线，较全面地介绍了硬式空中加油技术。在系统建模方面包含了加油伸缩管结构分析及计算流体动力学仿真，加油伸缩管的刚性弹性建模，以及加油机加油伸缩管受油机的三机耦合多体动力学建模，同时创建了加油过程中的流场环境模型。在加油系统的控制方面，涉及会合阶段加油机与受油机会合导引设计，对准阶段双目视觉跟踪技术以及加油伸缩管的姿态控制，对接阶段的自动卸荷及受油机的定点跟踪技术。基于硬式空中加油基本理论建立硬式加油地面半物理试验平台，完成硬式空中加油的地面仿真，为空中试飞提供了依据，同时，对于硬式空中加油技术的发展具有一定的指导作用。
本书包含了流体力学、系统动力学、飞行控制、会合导引、视觉跟踪、非线性控制、编队飞行等内容，能够帮助读者更好地了解硬式空中加油在飞行各个阶段所涉及的相关技术。适合从事空中加油、动力学建模、飞行控制、非线性控制、视觉对准等研究领域的研究生、科研人员仔细研读。
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| 目錄：
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目录
前言
主要符号表
第1章硬式空中加油简介
11硬式空中加油的起源与发展
12硬式空中加油技术的研究意义
13硬式空中加油的基本流程
14硬式空中加油的研究现状
141硬式空中加油系统建模及风场环境建模
142硬式空中加油控制方法设计
143地面半物理仿真试验
15本书结构安排
第2章加油伸缩管结构分析
21三维几何建模
22模态分析
221模态分析基本理论
222模态分析过程及结果
23气动特性分析
231网格绘制
232气动参数模拟
233计算结果与分析
24本章小结
第3章硬式空中加油系统建模
31坐标系
311坐标系的定义
312坐标系之间的转换
32加油伸缩管刚体建模
321建模假设
322伸缩管定点运动的欧拉动力学方程
323伸缩管动力学模型
324伸缩管的线性模型
33加油伸缩管弹性建模
331加油伸缩管的动能和重力势能
332伸缩管运动方程
34加油系统多体动力学建模
341牛顿欧拉动力学方法
342加油系统多体动力学模型
35本章小结
硬式空中加油系统建模与控制
目录
第4章硬式加油风场环境建模与分析
41加受油机风场环境建模
411加受油机远距风场组件模型
412加受油机远距风场模型分析
413加受油机近距风场组件模型
414加受油机近距风场模型分析
42基于矢量三角形的风场在线估计
421基于速度的风场估计方法
422基于位置的风场估计方法
423两种矢量三角形方法的对比分析
424矢量三角形方法的估计精度
43加受油机联合风场估计方法
431分频信息融合方法提出
432风信息特征量的获取
433特征量数据关联分析
44本章小结
第5章硬式空中加油自主会合导引设计
51分数阶微积分
511分数阶微积分理论
512分数阶微积分逼近算法
513分数阶系统稳定性判定
52分数阶滑模控制
521趋近律设计
522分数阶滑模控制律
523分数阶滑模特性分析
53风扰环境下分数阶滑模自主会合导引律
531会合过程的模型
532带有末端约束的导引律设计
533自主会合仿真
54本章小结
第6章硬式空中加油自动对准视觉跟踪技术
61图像采集与图像预处理
611图像采集
612图像预处理
613特征提取
62基于视觉的机动目标快速跟踪方法
621基于模板匹配的跟踪算法
622基于MeanShift的跟踪算法
623HSV模型和形态学相结合的跟踪算法
624预估跟踪算法
63双目视觉定位目标
631坐标系转换
632摄像机标定
633目标三维坐标解算
64坐标系转化与跟踪路径规划
641坐标系转化
642跟踪路径规划
65本章小结
第7章硬式空中加油对准姿态控制
71基于混合灵敏度思想的弹性加油伸缩管姿态控制器
711弹性加油弹性伸缩管模型降阶
712混合灵敏度思想
713基于混合灵敏度思想的最优PID控制器
714仿真结果分析
72基于超螺旋滑模的加油伸缩管姿态控制
721滑模变结构控制理论概述
722滑模变结构控制的特性
723高阶滑模控制
724刚体加油伸缩管姿态控制律
725基于超螺旋滑模控制的弹性抑制控制律
726系统稳定性证明
727仿真结果分析
73本章小结
第8章硬式加油自动卸荷及受油机定点跟踪技术
81自动卸荷原理
82自动卸荷方案设计
83对接应力模型建立
84自动卸荷控制
841刚体模型的自动卸荷控制
842加油伸缩管弹性作用下的自动卸荷
85受油机定点跟踪技术
851相对位置空间
852受油机姿态和速度保持
853定点跟踪控制器
854仿真试验
86本章小结
第9章硬式加油地面半物理试验
91半物理试验平台总体方案设计
911机械系统设计
912试验驱动平台控制系统设计
92试验平台动力学建模
921俯仰通道主要力矩
922滚转通道主要力矩
923摩擦力矩模型
924动力学模型的建立
93姿态角跟踪控制律设计及仿真验证
931补偿控制器的设计
932双反馈控制器的设计
933仿真分析
94加油伸缩管姿态角跟踪控制器的工程实现
941运行测试
942正弦跟踪测试
95本章小结
参考文献
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| 內容試閱：
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在军用领域，空中加油作为现代战争的倍增器，不仅能够大大增加战机的航程、留空时间、活动空间及有效载荷，还能极大提高战机的生存能力，增强航空兵的远程作战、快速反应和持续作战能力。在民用领域，为大型运输机进行空中加油，可提高飞机的运输能力，降低运营成本，减轻机场设施建设及任务调度的负担，有广阔的商业应用前景。
空中加油主要分为软管锥套式的软式加油与伸缩桁杆式的硬式加油两种方式。相较而言，软式加油是一种较为成熟的技术，目前已被大多数加受油飞机所采用，但其存在软管和受油机操作难度大、加油速度慢（约1500Lmin）、容易引起驾驶员疲劳，甚至会贻误战机等缺点。而硬式加油以其加油速度快（约6000Lmin）、受油设备简单、对空气紊流不敏感、驾驶员工作负荷小等优势，逐渐成为世界各国竞相研究的热门技术。我国硬式空中加油技术发展起步晚，与美国、俄罗斯等空中加油技术强国相比还存在较大差距。因此，开展硬式空中加油系统建模与控制的学习和研究，不但能够夯实共性航空科学基础、突出个性理论与技术的创新、满足学术研究需求，更有助于提升我国战略空军水平、解决工程难点、实现技术追赶。
本书总结了作者及所在科研团队数年来在硬式空中加油系统建模与控制研究领域所取得的部分研究成果，目的是使空中加油相关专业领域的学生、研究者等系统且全面地了解硬式空中加油系统的基本原理，掌握硬式空中加油系统建模方法、加油过程中各阶段的控制方法及其半物理仿真平台的建立方法等。
本书共9章。第1章介绍了硬式空中加油的发展简史、研究意义以及硬式空中加油的研究现状。第2章通过模态分析，获得加油伸缩管自身频率特性以及模态振型，详细介绍了加油伸缩管的结构组成以及结构特性。第3、4章分别介绍了加油系统的建模方法和加油过程中风场环境的建模方法，建立了加油伸缩管的刚体模型和弹性模型，以及加油过程中不同类型的风场模型，此外还介绍了风场在线估计技术。这些模型为后续章节控制律的设计提供了基础。第5章介绍了硬式空中加油自主会合导引的设计，针对带末端角度和末端速度约束的受油机空中加油自主会合问题,设计了一种三维分数阶滑模导引律。第6章、第7章分别介绍了硬式空中加油自动对准视觉跟踪技术和硬式空中加油对准姿态控制，为加油过程中的对准阶段提供了强大的理论基础。第8章深入介绍了硬式加油自动卸荷及受油机定点跟踪技术，通过建立加油伸缩管与加油插座的对接应力模型，分析加油伸缩管和受油机之间的作用力，设计自动卸荷控制律，完成自动卸荷任务。第9章介绍了硬式空中加油半物理试验驱动平台的总体设计方案并进行了地面半物理试验，完成了硬式空中加油的地面仿真，为硬式空中加油的试飞提供了依据。
本书由屈耀红著。段静君、吴骥志、牟雪、于丽丽、王娟、余自权、张政、吴佳驹、赵创新、闫理伦、赵文碧、宋雪健、范广沛、段优等为本书的撰写做了大量工作，在此一并感谢。
由于作者水平有限，书中难免存在体系不完整、论述不专业，甚至出现错误的地方，欢迎专家、读者不吝赐教。
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