定 價:345 元
叢書名:無人機系統(tǒng)特征技術(shù)系列
- 作者:陳宗基,周銳,張平 著,孫聰 編
- 出版時間:2021/6/1
- ISBN:9787313202680
- 出 版 社:上海交通大學(xué)出版社
- 中圖法分類:V279
- 頁碼:667
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
無人機自主控制技術(shù)是表征無人機系統(tǒng)特征的重要技術(shù),《無人機自主控制系統(tǒng)理論與方法》的宗旨是助力我國科研人員和青年學(xué)者以國際先進水平為起點,開展我國無人機自主控制技術(shù)的自主研究、開發(fā)和原始創(chuàng)新。
《無人機自主控制系統(tǒng)理論與方法》關(guān)注無人機自主控制技術(shù)的重要研究內(nèi)容的理論和方法,內(nèi)容涵蓋:無人機自主控制等級、架構(gòu)和功能,無人機建模與控制,無人機故障檢測、診斷與重構(gòu),無人機對環(huán)境和態(tài)勢的自主感知與評估,基于態(tài)勢感知的無人機自主決策,無人機自主進場著陸導(dǎo)航,無人機航路規(guī)劃與實時重規(guī)劃,多無人機協(xié)同控制,以及無人機互操作與分布式異步通信協(xié)調(diào)控制。
從國防建設(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、緊急救援到娛樂休閑,無人機在許多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。1991年海灣戰(zhàn)爭以來無人機的重要價值得到了廣泛共識,現(xiàn)代武器系統(tǒng)向無人化和智能化發(fā)展已成為必然趨勢。無人機所具有的不同的智能化等級表征了無人機自主性的高低,自主性成為無人機的重要技術(shù)特征。自主性體現(xiàn)了無人機在處理不同任務(wù)和環(huán)境的復(fù)雜性、動態(tài)性和不確定性的能力,以及人/機交互與機/機交互的程度。實現(xiàn)無人機高度自主性是一項革命性的科學(xué)技術(shù)挑戰(zhàn),是一個漸進的發(fā)展過程,從目前所能達到的科學(xué)技術(shù)水平來看,真正實現(xiàn)非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下無人機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科研人員和青年學(xué)者以國際先進水平為起點,開展我國無人機自主控制技術(shù)的自主研究、開發(fā)和原始創(chuàng)新。
本書著重介紹無人機自主控制的先進理念、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。本書的特點是結(jié)合了國內(nèi)外無人機自主控制領(lǐng)域的重要前沿研究成果和核心關(guān)鍵技術(shù);結(jié)合了與無人機自主控制技術(shù)相關(guān)的新興學(xué)科知識;結(jié)合了多年來本書作者及其眾多博士研究生在無人機自主控制技術(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無人機自主控制技術(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:無人機自主控制等級、架構(gòu)和功能,無人機建模與控制,無人機故障檢測、診斷與重構(gòu),無人機對環(huán)境和態(tài)勢的自主感知與評估,基于態(tài)勢感知的無人機自主決策,無人機自主進場著陸導(dǎo)航,無人機航路規(guī)劃與實時重規(guī)劃,多無人機協(xié)同控制,以及無人機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。他們都是從事無人機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)研究價值,又可供無人機專業(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,應(yīng)該經(jīng)常意識到:人類的智能控制能力是無人機自主控制研究的起點;適應(yīng)動態(tài)環(huán)境與完成復(fù)雜任務(wù)是無人機自主控制的目的;感知及通信是無人機自主控制的信息基礎(chǔ);無人機自主控制系統(tǒng)的架構(gòu)配置和任務(wù)應(yīng)用配置是無人機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)不同的自主等級要求,完成不同的任務(wù);無人機自主控制能力是無人機自主控制系統(tǒng)設(shè)計的出發(fā)點和設(shè)計確認(rèn)的終點;無人機自主控制研究要直面現(xiàn)實和未來的挑戰(zhàn),不斷做出創(chuàng)新性研究和實踐。
陳宗基,1943年生,上海市人,男,漢族,英國曼徹斯特大學(xué)博士,教授,博士導(dǎo)師。
1966年畢業(yè)于北京航空學(xué)院自動控制系;1966年至1974年在延安無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)院自動控制系攻讀研究生,1979年至1980年在英國曼徹斯特大學(xué)攻讀碩士學(xué)位,1980年至1983年在英國曼徹斯特大學(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)”國防科技重點實驗室名譽主任、“大型民機飛行控制系統(tǒng)仿真技術(shù)”國家重點實驗室專家、“火力控制技術(shù)”國防科技重點實驗室專家。曾任北京航空航天大學(xué)研究生院院長;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)”國防科技重點實驗室主任;校學(xué)術(shù)委員會常務(wù)副主任、校學(xué)位委員會副主任。曾任國務(wù)院學(xué)科評議專家(控制科學(xué)與工程學(xué)科),原總裝備部飛機總體專業(yè)組專家,863-705專家,中國系統(tǒng)仿真學(xué)會常務(wù)副理事長。
在飛行控制系統(tǒng)設(shè)計、適應(yīng)性控制系統(tǒng)、自主控制系統(tǒng)、容錯控制系統(tǒng)、先進仿真技術(shù)等方面研究成果較顯著。曾獲國家教育成果一等獎一項、二等獎一項,北京市教育成果一等獎一項,部級科技進步一等獎一項,二等獎四項,三等獎四項。1997年由國家人事部授予中青年有突出貢獻專家,2010年獲全國優(yōu)秀科技工作者榮譽稱號。發(fā)表國內(nèi)外期刊論文120多篇,國內(nèi)外學(xué)術(shù)會議論文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)自動化學(xué)院。近年來主要研究領(lǐng)域為:無人機自主控制,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)或參與國家973項目、國家863項目、總裝預(yù)研項目、國家自然科學(xué)基金等科研項目,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。曾任中國航空學(xué)會自動控制專業(yè)委員會委員、航空學(xué)會高級會員、“系統(tǒng)仿真學(xué)報”編委、系統(tǒng)仿真學(xué)會會員等。1987年至1988年,在聯(lián)邦德國斯圖加特大學(xué)、聯(lián)邦軍隊大學(xué)做訪問學(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 無人機的自主等級
1.3 自主級別與感知及通信能力
1.3.1 態(tài)勢感知與評估能力
1.3.2 信息的互聯(lián)互通能力
1.4 自主級別與任務(wù)復(fù)雜性
1.5 無人機自主控制級別探討
1.5.1 建議無人機自主控制等級
1.5.2 建議無人機自主控制等級的技術(shù)內(nèi)涵
1.6 無人機自主控制系統(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 無人機自主控制等級的評估方法
1.7.1 1級-遙引導(dǎo)
1.7.2 2級-實時故障診斷
1.7.3 3級-故障自修復(fù)和飛行條件自適應(yīng)
1.7.4 4級-機載航路重規(guī)劃
1.7.5 5級-多機協(xié)同
1.7.6 6級-多機戰(zhàn)術(shù)重規(guī)劃
1.7.7 7級-機群戰(zhàn)略重規(guī)劃
1.7.8 8級-全自主集群
1.8 無人機自主控制面臨的挑戰(zhàn)
1.8.1 無人機的高智能自主控制
1.8.2 信息化環(huán)境下的無人機控制
1.8.3 無人機系統(tǒng)的軟件可靠性及其評估與確認(rèn)
1.9 結(jié)語
參考文獻
2 無人機建模與控制
2.1 無人機建模
2.1.1 無人機非線性建模
2.1.2 飛翼布局無人機的建模與特性分析
2.2 無人機姿態(tài)控制與常規(guī)模態(tài)控制律設(shè)計
2.2.1 長航時無人機的飛行任務(wù)及飛行階段
2.2.2 長航時無人機的飛行任務(wù)模態(tài)
2.2.3 長航時無人機多模態(tài)控制律設(shè)計
2.3 無人機多操縱面控制分配
2.3.1 控制分配問題的提出
2.3.2 控制分配問題的數(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 無人機制導(dǎo)控制器設(shè)計
2.4.1 姿態(tài)控制器設(shè)計
2.4.2 逆動力學(xué)前饋制導(dǎo)控制律設(shè)計
2.4.3 基于模糊控制的反饋控制器設(shè)計
2.4.4 仿真驗證
2.5 無人機飛行/推進綜合控制技術(shù)
……
3 無人機飛控系統(tǒng)的故障檢測、診斷與重構(gòu)
4 無人機對環(huán)境和態(tài)勢的自主感知與評估
5 基于態(tài)勢感知的無人機自主決策
6 無人機自主進場著陸導(dǎo)航
7 無人機航路規(guī)劃與實時重規(guī)劃
8 多無人機協(xié)同控制
9 無人機互操作與分布式異步通信協(xié)調(diào)控制
索引