無(wú)人機(jī)自主控制系統(tǒng)理論與方法
定 價(jià):345 元
叢書名:無(wú)人機(jī)系統(tǒng)特征技術(shù)系列
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- 作者:陳宗基,周銳,張平 著,孫聰 編
- 出版時(shí)間:2021/6/1
- ISBN:9787313202680
- 出 版 社:上海交通大學(xué)出版社
- 中圖法分類:V279
- 頁(yè)碼:667
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
無(wú)人機(jī)自主控制技術(shù)是表征無(wú)人機(jī)系統(tǒng)特征的重要技術(shù),《無(wú)人機(jī)自主控制系統(tǒng)理論與方法》的宗旨是助力我國(guó)科研人員和青年學(xué)者以國(guó)際先進(jìn)水平為起點(diǎn),開展我國(guó)無(wú)人機(jī)自主控制技術(shù)的自主研究、開發(fā)和原始創(chuàng)新。
《無(wú)人機(jī)自主控制系統(tǒng)理論與方法》關(guān)注無(wú)人機(jī)自主控制技術(shù)的重要研究?jī)?nèi)容的理論和方法,內(nèi)容涵蓋:無(wú)人機(jī)自主控制等級(jí)、架構(gòu)和功能,無(wú)人機(jī)建模與控制,無(wú)人機(jī)故障檢測(cè)、診斷與重構(gòu),無(wú)人機(jī)對(duì)環(huán)境和態(tài)勢(shì)的自主感知與評(píng)估,基于態(tài)勢(shì)感知的無(wú)人機(jī)自主決策,無(wú)人機(jī)自主進(jìn)場(chǎng)著陸導(dǎo)航,無(wú)人機(jī)航路規(guī)劃與實(shí)時(shí)重規(guī)劃,多無(wú)人機(jī)協(xié)同控制,以及無(wú)人機(jī)互操作與分布式異步通信協(xié)調(diào)控制。
從國(guó)防建設(shè)、科學(xué)考察、數(shù)據(jù)采集到電影拍攝、商業(yè)服務(wù),從反恐防暴、緊急救援到娛樂(lè)休閑,無(wú)人機(jī)在許多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。1991年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)以來(lái)無(wú)人機(jī)的重要價(jià)值得到了廣泛共識(shí),現(xiàn)代武器系統(tǒng)向無(wú)人化和智能化發(fā)展已成為必然趨勢(shì)。無(wú)人機(jī)所具有的不同的智能化等級(jí)表征了無(wú)人機(jī)自主性的高低,自主性成為無(wú)人機(jī)的重要技術(shù)特征。自主性體現(xiàn)了無(wú)人機(jī)在處理不同任務(wù)和環(huán)境的復(fù)雜性、動(dòng)態(tài)性和不確定性的能力,以及人/機(jī)交互與機(jī)/機(jī)交互的程度。實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)高度自主性是一項(xiàng)革命性的科學(xué)技術(shù)挑戰(zhàn),是一個(gè)漸進(jìn)的發(fā)展過(guò)程,從目前所能達(dá)到的科學(xué)技術(shù)水平來(lái)看,真正實(shí)現(xiàn)非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下無(wú)人機(jī)的自主控制正遇到一系列的挑戰(zhàn)。本書的宗旨是助力我國(guó)科研人員和青年學(xué)者以國(guó)際先進(jìn)水平為起點(diǎn),開展我國(guó)無(wú)人機(jī)自主控制技術(shù)的自主研究、開發(fā)和原始創(chuàng)新。
本書著重介紹無(wú)人機(jī)自主控制的先進(jìn)理念、理論與方法,闡述相關(guān)的核心關(guān)鍵技術(shù)以及應(yīng)用研究成果。本書的特點(diǎn)是結(jié)合了國(guó)內(nèi)外無(wú)人機(jī)自主控制領(lǐng)域的重要前沿研究成果和核心關(guān)鍵技術(shù);結(jié)合了與無(wú)人機(jī)自主控制技術(shù)相關(guān)的新興學(xué)科知識(shí);結(jié)合了多年來(lái)本書作者及其眾多博士研究生在無(wú)人機(jī)自主控制技術(shù)的諸多重要前沿研究方向的科學(xué)研究與教學(xué)成果;結(jié)合了本書作者參與的我國(guó)無(wú)人機(jī)自主控制技術(shù)領(lǐng)域理論研究和技術(shù)開發(fā)的成果。
本書主要內(nèi)容有:無(wú)人機(jī)自主控制等級(jí)、架構(gòu)和功能,無(wú)人機(jī)建模與控制,無(wú)人機(jī)故障檢測(cè)、診斷與重構(gòu),無(wú)人機(jī)對(duì)環(huán)境和態(tài)勢(shì)的自主感知與評(píng)估,基于態(tài)勢(shì)感知的無(wú)人機(jī)自主決策,無(wú)人機(jī)自主進(jìn)場(chǎng)著陸導(dǎo)航,無(wú)人機(jī)航路規(guī)劃與實(shí)時(shí)重規(guī)劃,多無(wú)人機(jī)協(xié)同控制,以及無(wú)人機(jī)互操作與分布式異步通信協(xié)調(diào)控制。
本書由北京航空航天大學(xué)的陳宗基教授、周銳教授、張平教授等編著。他們都是從事無(wú)人機(jī)自主控制多年科研和教學(xué)的資深教授和優(yōu)秀的中青年教師。第1章由陳宗基和周銳編寫;第2章由張平、李衛(wèi)琪、高金源和張晶編寫;第3章由張平和李衛(wèi)琪編寫;第4章由周銳和董卓寧編寫;第5章由周銳和董卓寧編寫;第6章由陳宗基和陳磊編寫;第7章由夏潔編寫;第8章由周銳、袁利平和陳宗基編寫;第9章由吳江、胡春鶴和陳宗基編寫。全書由陳宗基、周銳和張平統(tǒng)一規(guī)劃和最終定稿,由胡春鶴進(jìn)行排版和集成。
本書內(nèi)容豐富、特色鮮明,既有較高的學(xué)術(shù)研究?jī)r(jià)值,又可供無(wú)人機(jī)專業(yè)領(lǐng)域的科技人員學(xué)習(xí)和參考,還可以作為大學(xué)本科與研究生的飛行控制和人工智能等學(xué)科的參考教材。讀者在學(xué)習(xí)和研究本書介紹的核心關(guān)鍵技術(shù)的理論與方法的同時(shí),應(yīng)該經(jīng)常意識(shí)到:人類的智能控制能力是無(wú)人機(jī)自主控制研究的起點(diǎn);適應(yīng)動(dòng)態(tài)環(huán)境與完成復(fù)雜任務(wù)是無(wú)人機(jī)自主控制的目的;感知及通信是無(wú)人機(jī)自主控制的信息基礎(chǔ);無(wú)人機(jī)自主控制系統(tǒng)的架構(gòu)配置和任務(wù)應(yīng)用配置是無(wú)人機(jī)自主控制的功能基礎(chǔ),不同的架構(gòu)配置和任務(wù)應(yīng)用配置具有不同的自主控制能力,適應(yīng)不同的自主等級(jí)要求,完成不同的任務(wù);無(wú)人機(jī)自主控制能力是無(wú)人機(jī)自主控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)和設(shè)計(jì)確認(rèn)的終點(diǎn);無(wú)人機(jī)自主控制研究要直面現(xiàn)實(shí)和未來(lái)的挑戰(zhàn),不斷做出創(chuàng)新性研究和實(shí)踐。
陳宗基,1943年生,上海市人,男,漢族,英國(guó)曼徹斯特大學(xué)博士,教授,博士導(dǎo)師。
1966年畢業(yè)于北京航空學(xué)院自動(dòng)控制系;1966年至1974年在延安無(wú)線電總廠任工人及技術(shù)員;1974年至1978年在陜西省電子研究所任技術(shù)員;1978年至1979年在北京航空學(xué)院自動(dòng)控制系攻讀研究生,1979年至1980年在英國(guó)曼徹斯特大學(xué)攻讀碩士學(xué)位,1980年至1983年在英國(guó)曼徹斯特大學(xué)攻讀博士學(xué)位;1983年至今在北京航空航天大學(xué)自動(dòng)控制系任講師、副教授、教授;1991年至今任導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制學(xué)科博士導(dǎo)師。
現(xiàn)任“飛行器控制一體化技術(shù)”國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室名譽(yù)主任、“大型民機(jī)飛行控制系統(tǒng)仿真技術(shù)”國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室專家、“火力控制技術(shù)”國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室專家。曾任北京航空航天大學(xué)研究生院院長(zhǎng);北京航空航天大學(xué)導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制學(xué)科帶頭人及責(zé)任教授;“飛行器控制一體化技術(shù)”國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任;校學(xué)術(shù)委員會(huì)常務(wù)副主任、校學(xué)位委員會(huì)副主任。曾任國(guó)務(wù)院學(xué)科評(píng)議專家(控制科學(xué)與工程學(xué)科),原總裝備部飛機(jī)總體專業(yè)組專家,863-705專家,中國(guó)系統(tǒng)仿真學(xué)會(huì)常務(wù)副理事長(zhǎng)。
在飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、適應(yīng)性控制系統(tǒng)、自主控制系統(tǒng)、容錯(cuò)控制系統(tǒng)、先進(jìn)仿真技術(shù)等方面研究成果較顯著。曾獲國(guó)家教育成果一等獎(jiǎng)一項(xiàng)、二等獎(jiǎng)一項(xiàng),北京市教育成果一等獎(jiǎng)一項(xiàng),部級(jí)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)一項(xiàng),二等獎(jiǎng)四項(xiàng),三等獎(jiǎng)四項(xiàng)。1997年由國(guó)家人事部授予中青年有突出貢獻(xiàn)專家,2010年獲全國(guó)優(yōu)秀科技工作者榮譽(yù)稱號(hào)。發(fā)表國(guó)內(nèi)外期刊論文120多篇,國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)會(huì)議論文70多篇,其中SCI、EI收錄論文80多篇。
周銳,1968年8月出生,男,漢族,現(xiàn)任北京航空航天大學(xué)教授,博士生導(dǎo)師。1987年至1997年于哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院分別獲得學(xué)士、碩士和博士學(xué)位。1997年至1999年于北京航空航天大學(xué)從事博士后研究工作,1999年至今任職于北京航空航天大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院。近年來(lái)主要研究領(lǐng)域?yàn)椋簾o(wú)人機(jī)自主控制,任務(wù)規(guī)劃,精確制導(dǎo),信息融合,多飛行器協(xié)同控制與協(xié)同制導(dǎo)等。曾先后承擔(dān)或參與國(guó)家973項(xiàng)目、國(guó)家863項(xiàng)目、總裝預(yù)研項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金等科研項(xiàng)目,發(fā)表學(xué)術(shù)論文數(shù)十篇,SCI收錄論文近20篇。
張平,1950年6月出生,女,漢族,北京航空航天大學(xué)教授,工學(xué)博士,博士生導(dǎo)師。曾任中國(guó)航空學(xué)會(huì)自動(dòng)控制專業(yè)委員會(huì)委員、航空學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員、“系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)”編委、系統(tǒng)仿真學(xué)會(huì)會(huì)員等。1987年至1988年,在聯(lián)邦德國(guó)斯圖加特大學(xué)、聯(lián)邦軍隊(duì)大學(xué)做訪問(wèn)學(xué)者,1992年至1993年在日本東京大學(xué)生產(chǎn)技術(shù)研究所任外國(guó)人協(xié)力研究員。出版多本專著,發(fā)表飛行控制領(lǐng)域相關(guān)論文數(shù)十篇。
1 緒論
1.1 人類的智能控制能力
1.2 無(wú)人機(jī)的自主等級(jí)
1.3 自主級(jí)別與感知及通信能力
1.3.1 態(tài)勢(shì)感知與評(píng)估能力
1.3.2 信息的互聯(lián)互通能力
1.4 自主級(jí)別與任務(wù)復(fù)雜性
1.5 無(wú)人機(jī)自主控制級(jí)別探討
1.5.1 建議無(wú)人機(jī)自主控制等級(jí)
1.5.2 建議無(wú)人機(jī)自主控制等級(jí)的技術(shù)內(nèi)涵
1.6 無(wú)人機(jī)自主控制系統(tǒng)的架構(gòu)
1.6.1 自主控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1.6.2 自主控制系統(tǒng)功能模塊組成
1.7 無(wú)人機(jī)自主控制等級(jí)的評(píng)估方法
1.7.1 1級(jí)-遙引導(dǎo)
1.7.2 2級(jí)-實(shí)時(shí)故障診斷
1.7.3 3級(jí)-故障自修復(fù)和飛行條件自適應(yīng)
1.7.4 4級(jí)-機(jī)載航路重規(guī)劃
1.7.5 5級(jí)-多機(jī)協(xié)同
1.7.6 6級(jí)-多機(jī)戰(zhàn)術(shù)重規(guī)劃
1.7.7 7級(jí)-機(jī)群戰(zhàn)略重規(guī)劃
1.7.8 8級(jí)-全自主集群
1.8 無(wú)人機(jī)自主控制面臨的挑戰(zhàn)
1.8.1 無(wú)人機(jī)的高智能自主控制
1.8.2 信息化環(huán)境下的無(wú)人機(jī)控制
1.8.3 無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的軟件可靠性及其評(píng)估與確認(rèn)
1.9 結(jié)語(yǔ)
參考文獻(xiàn)
2 無(wú)人機(jī)建模與控制
2.1 無(wú)人機(jī)建模
2.1.1 無(wú)人機(jī)非線性建模
2.1.2 飛翼布局無(wú)人機(jī)的建模與特性分析
2.2 無(wú)人機(jī)姿態(tài)控制與常規(guī)模態(tài)控制律設(shè)計(jì)
2.2.1 長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)的飛行任務(wù)及飛行階段
2.2.2 長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)的飛行任務(wù)模態(tài)
2.2.3 長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)多模態(tài)控制律設(shè)計(jì)
2.3 無(wú)人機(jī)多操縱面控制分配
2.3.1 控制分配問(wèn)題的提出
2.3.2 控制分配問(wèn)題的數(shù)學(xué)描述
2.3.3 控制分配方法
2.3.4 逐步飽和偽逆法
2.3.5 基于逐步飽和偽逆法的多目標(biāo)優(yōu)化
2.4 無(wú)人機(jī)制導(dǎo)控制器設(shè)計(jì)
2.4.1 姿態(tài)控制器設(shè)計(jì)
2.4.2 逆動(dòng)力學(xué)前饋制導(dǎo)控制律設(shè)計(jì)
2.4.3 基于模糊控制的反饋控制器設(shè)計(jì)
2.4.4 仿真驗(yàn)證
2.5 無(wú)人機(jī)飛行/推進(jìn)綜合控制技術(shù)
……
3 無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)的故障檢測(cè)、診斷與重構(gòu)
4 無(wú)人機(jī)對(duì)環(huán)境和態(tài)勢(shì)的自主感知與評(píng)估
5 基于態(tài)勢(shì)感知的無(wú)人機(jī)自主決策
6 無(wú)人機(jī)自主進(jìn)場(chǎng)著陸導(dǎo)航
7 無(wú)人機(jī)航路規(guī)劃與實(shí)時(shí)重規(guī)劃
8 多無(wú)人機(jī)協(xié)同控制
9 無(wú)人機(jī)互操作與分布式異步通信協(xié)調(diào)控制
索引