復雜工程系統(tǒng)測量與控制教育部重點實驗室研究方向

依據(jù)國際及國內(nèi)控制領域的研究動向并結合國家重大科技發(fā)展需求以及國民經(jīng)濟建設與發(fā)展需求，實驗室確立了以復雜工程系統(tǒng)的測量與控制問題為主要研究內(nèi)容。主要針對系統(tǒng)規(guī)模龐大、結構復雜、變量（參數(shù)）多、系統(tǒng)目標和約束多樣的各類現(xiàn)代復雜工程系統(tǒng)對象，尋求新的有效方法和手段來進行系統(tǒng)的建模、分析、測量與控制的研究。研究成果可廣泛應用于各類實際工程系統(tǒng)如石化、冶金、發(fā)電、機械、輕紡等制造系統(tǒng)，并可在電力、電信、交通等網(wǎng)絡系統(tǒng)中有著廣泛的應用背景，又能為新興的物質(zhì)與信息混合復雜系統(tǒng)提供信息獲取、控制及協(xié)調(diào)等問題的解決方法。復雜工程系統(tǒng)測量與控制問題的解決不論是對控制學科的發(fā)展，還是對解決國家重大科技發(fā)展需求都是具有重大的理論與應用意義的，同時又極具挑戰(zhàn)性。

目前實驗室重點在以下3個方向開展理論研究和結合工程背景的實際應用研究：

(1)復雜過程系統(tǒng)的測量與控制；

(2)復雜網(wǎng)絡化系統(tǒng)的信息獲取與控制；

(3)復雜制造系統(tǒng)的分析、控制與決策。

實驗室在錢鐘韓院士、馮純伯院士的長期帶領下，吸引了一批國內(nèi)外培養(yǎng)的優(yōu)秀人才，團結、凝聚了一支創(chuàng)新強、有朝氣的學科研究隊伍。實驗室現(xiàn)有34名主要成員中，有教授15名，其中中科院院士1名，國家杰出青年基金獲得者2名，國家863計劃機器人主題專家1名，其余為一批活躍的具有博士學位的年輕教授和副教授，他們是實驗室發(fā)展的生力軍。

實驗室有著優(yōu)良的研究實驗條件，具有先進水平的實驗測試儀器設備，是國家“211”工程、“985”工程重點建設部門，目前承擔大量縱/橫向研究項目，包括國家和江蘇省自然科學基金項目、科技攻關項目、國家863計劃和973計劃項目等。2100433B

內(nèi)容介紹

本書為加強對學生實際動手、操作能力的培養(yǎng)，加強學生工程系統(tǒng)概念的培養(yǎng)而編寫。書中從流體力學基礎、液壓傳動技術、氣壓傳動技術、機械傳動系統(tǒng)、工程控制系統(tǒng)等方面詳細地闡述了工程系統(tǒng)及其控制方法。為適應加強基礎的需要，書中列入了作為液壓、氣壓傳動技術基礎的流體力學基礎，并力求闡述準確、簡練、明了。為適應科技發(fā)展的需要，考慮到技術進步，在元件部分適當采用了一些新型的液壓、氣壓、機械及控制元件。為適應加強對學生進行工程系統(tǒng)的培訓，本書在液壓、氣壓傳動技術部分，適當增加了系統(tǒng)安裝、調(diào)試、故障分析等內(nèi)容。本書實用性強，具有鮮明的實踐特點。適用于工科院校本科生必修、選修課或作為工程訓練的參考書。

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導彈武器系統(tǒng)是一個復雜工程系統(tǒng)，對導彈武器系統(tǒng)的研究一直是仿真領域的研究重點之一。《復雜工程系統(tǒng)建模與仿真》內(nèi)容包括復雜工程系統(tǒng)建模與仿真的理論和應用問題。其中，理論方面，包括復雜系統(tǒng)的理論及其發(fā)展、基本概念、理論基礎以及其建模與仿真相關的問題、復雜工程系統(tǒng)及其相關理論；應用方面，以導彈武器系統(tǒng)為對象，對導彈武器系統(tǒng)的設計、性能評估等方面的問題進行了闡述，包括導彈運動復雜性及幾種特殊運動的建模、導彈六自由度一體化建模方法與理論及應用、核武器中聚合爆轟作用的復雜性及其建模與仿真、導彈攻防對抗系統(tǒng)和多傳感器組合導航與精確制導復雜性分析與建模五個方面。

第1章 緒論

1.1 系統(tǒng)仿真

1.1.1 系統(tǒng)仿真的定義

1.1.2 系統(tǒng)的概念與分類

1.1.3 工程與復雜工程系統(tǒng)

1.2 仿真技術的發(fā)展

1.3 導彈、航天系統(tǒng)與仿真技術

第2章 復雜系統(tǒng)與復雜性

2.1 復雜系統(tǒng)與復雜性理論

2.1.1 現(xiàn)代系統(tǒng)科學

2.1.2 非線性科學

2.1.3 復條系統(tǒng)與復雜性科學

2.1.4 復雜系統(tǒng)理論的綜合分析

2.2 復雜系統(tǒng)與復雜性處理方法

2.2.1 還原論與整體論

2.2.2 復雜性科學的方法論原則

2.2.3 開放復雜巨系統(tǒng)理論與方法

2.2.4 復雜適應系統(tǒng)理論與方法

2.2.5 復雜工程系統(tǒng)理論

2.2.6 導彈武器系統(tǒng)是復雜工程系統(tǒng)的初步分析

2.2.7 復雜系統(tǒng)與復雜性研究思路

2.3 復雜系統(tǒng)建模與仿真

2.3.1 復雜系統(tǒng)建模與仿真特點

2.3.2 復雜系統(tǒng)建模與仿真難點

2.3.3 復雜系統(tǒng)分布仿真

2.4 復雜系統(tǒng)建模與仿真的應用領域

2.4.1 經(jīng)濟領域

2.4.2 社會領域

2.4.3 軍事領域

2.4.4 其他領域

第3章 戰(zhàn)略導彈運動復雜性及幾種特殊運動建模

3.1 彈體橫向彎曲振動方程的建立

3.1.1 彈體橫向自由振動方程及其運動特性

3.1.2 彈體橫向強迫振動方程及其耦合作用

3.2 彎曲振動條件下作用在彈體上的廣義力和廣義力矩

3.2.1 考慮彈性振動的推力

3.2.2 搖擺發(fā)動機產(chǎn)生的慣性力對應的廣義力

3.2.3 空氣動力對應的廣義力

3.2.4 用廣義質(zhì)量和廣義力表示的彈性彈體運動方程

3.3 彈性彈體結構離散化方法——傳遞矩陣法

3.3.1 彈性元件(無質(zhì)量、無慣性)的傳遞矩陣

3.3.2 典型節(jié)點的傳遞矩陣

3.3.3 梁的總傳遞矩陣

3.3.4 單分枝梁的傳遞矩陣

3.3.5 多分枝結構傳遞矩陣

3.3.6 用傳遞矩陣計算導彈橫向振動特性

3.4 液體推進劑晃動分析及其建模

3.4.1 液體自由晃動的基本方程

3.4.2 推進劑強迫晃動的數(shù)學建模

3.5 對晃動頻率的控制措施及晃動質(zhì)量計算

3.5.1 晃動頻率控制

3.5.2 晃動質(zhì)量及其位置

3.5.3 晃動等效力學模型——工程二次簡化

3.5.4 彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的等效運動方程

第4章 彈道導彈六自由度一體化建模方法與理論

4.1 攝動制導理論的貢獻及其局限性

4.1.1 “攝動理論”與“攝動制導

4.1.2 導彈非線性系統(tǒng)的攝動方程

4.1.3 攝動制導的關機控制泛函

4.1.4 攝動理論對宇航事業(yè)發(fā)展的貢獻及其局限性

4.2 基于整體論的彈道導彈一體化建模理論與方法

4.2.1 問題的提出

4.2.2 彈道導彈六自由度一體化建模的原則和特點

4.2.3 系統(tǒng)整體建模與分系統(tǒng)模型的關系

4.2.4 基于整體論的導彈一體化建模方法

4.3 基于牛頓力學定律的導彈六自由度一體化建模舉例

4.3.1 六自由度建模中的坐標轉(zhuǎn)換關系

4.3.2 導彈質(zhì)心運動方程

4.3.3 繞質(zhì)心運動方程：

4.3.4 關機方程和導引方程

4.3.5 控制系統(tǒng)模型

4.3.6 導彈復合運動狀態(tài)中彈體的一體化模型

4.4 基于能量守恒原理的彈道導彈一體化建模

第5章 彈道導彈六自由度仿真與應用

5.1 六自由度仿真模型的驗證與確認

5.1.1 理論仿真驗模

5.1.2 六自由度仿真模型基于半實物仿真的驗模

5.1.3 六自由度仿真模型基于飛行試驗的驗模

5.2 六自由度仿真的實現(xiàn)_

5.2.1 用YH-F2仿真計算機實現(xiàn)六自由度仿真

5.2.2 基于小型通用并行仿真計算機的六自由度仿真研究

5.3 六自由度仿真應用研究

5.3.1 彈道導彈全壽命六自由度仿真決策系統(tǒng)

5.3.2 在控制系統(tǒng)評審與定型中的應用研究

5.3.3 在導彈質(zhì)量評估與發(fā)射決策中的應用研究

5.3.4 在導彈故障分析和輔助定位中的應用研究

5.3.5 六自由度仿真在閉環(huán)動態(tài)測試中的應用

第6章 核武器中聚合爆轟作用的復雜性與建模仿真

6.1 爆炸作用的復雜性與計算機仿真

6.1.1 核爆炸物理過程的復雜性

6.1.2 多維非線性造成的計算復雜性

6.1.3 仿真技術在核武器發(fā)展中的重要作用

6.2 高壓環(huán)境下的固體物態(tài)方程

6.2.1 非含能固體物態(tài)方程

6.2.2 凝聚態(tài)炸藥及其爆轟產(chǎn)物物態(tài)方程

6.2.3 仿真計算中的物態(tài)方程式

6.3 大變形非線性仿真數(shù)學模型

6.3.1 ALE描述法

6.3.2 拉格朗日描述法

6.4 物理模型及其離散化

6.4.1 基本結構

6.4.2 算法及其選擇

6.4.3 模型離散化

6.4.4 材料模型

6.5 數(shù)值仿真結果與分析

6.5.1 金屬殼層單元物理參量的變化圖

6.5.2 金屬球體情況

6.6 球形爆轟驅(qū)動計算模型的間接考核

6.6.1 間接考核試驗模型

6.6.2 間接考核試驗模型試驗與數(shù)值仿真結果對比

第7章 多傳感器組合導航與精確制導復雜性分析與建模

7.1 多傳感器組合導航復雜性分析與建模

7.1.1 多傳感器信息融合系統(tǒng)分析

7.1.2 基于卡爾曼濾波技術的組合導航系統(tǒng)建模

7.1.3 基于智能化信息融合技術的組合導航系統(tǒng)建模

7.2 精確制導武器系統(tǒng)復雜性分析

7.2.1 制導方式的多樣性

7.2.2 作戰(zhàn)過程的復雜性

7.2.3 工作環(huán)境的復雜性

7.3 一類典型的精確制導武器仿真建模

7.3.1 激光制導炸彈仿真建模

7.3.2 激光制導炸彈仿真研究

第8章 導彈攻防對抗系統(tǒng)建模

8.1 導彈攻防對抗概述

8.2 導彈攻防對抗仿真的發(fā)展及應用

8.2.1 作戰(zhàn)模擬的發(fā)展與應用

8.2.2 攻防對抗仿真的發(fā)展與應用

8.3 常規(guī)導彈作戰(zhàn)對抗體系分析

8.3.1 常規(guī)導彈作戰(zhàn)體系基本構成

8.3.2 對抗方作戰(zhàn)體系分析

8.3.3 聯(lián)合作戰(zhàn)下常規(guī)導彈作戰(zhàn)對抗體系結構分析

8.4 常規(guī)導彈對抗仿真模型

8.4.1 常規(guī)導彈對抗過程分析

8.4.2 仿真系統(tǒng)模型

8.4.3 作戰(zhàn)行動模型

8.4.4 綜合自然環(huán)境建模

8.4.5 作戰(zhàn)決策模型

8.4.6 網(wǎng)絡管理控制模型

8.4.7 綜合評估模型

參考文獻2100433B