飞行器系统辨识学

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出版者:第1版 (2003年1月1日)
作者:蔡金狮编
出品人:
页数:558
译者:
出版时间:2003-5
价格:41.0
装帧:精装
isbn号码:9787118029710
丛书系列:
图书标签:
  • 辨识
  • 控制
  • 飞行器
  • 系统
  • 辨识
  • 航空工程
  • 控制理论
  • 动态建模
  • 数据处理
  • 智能算法
  • 自动控制
  • 系统识别
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具体描述

本书将系统辨识理论应用于飞行器动力学系统,阐述如何从飞行实验的遥外测数据、风洞实验模型的动态实验和流场参数实测数据、弹道靶自由飞模型的光测数据以及飞行器模型测热实验的温度数据等各类数据中辨识出飞行器的气动力参数、气动热参数、工程湍流模型参数和惯性仪表误差参数,以建立正确的飞行器动力学系统数学模型。

全书分理论与应用两部分。理论部分简明论述系统辩识基本理论与方法;应用部分密切结合飞行器试验中实际问题,给出实例、具体算法和公式,是一部理论与实践密切结合的系统辩识教材。

本书读者对象是在航空、航天、兵器领域中从事系统辩识、动力学特性研究,特别是从事飞行器飞行试验和风洞实验的数据处理和分析的研究员、工程师、实验师和高校教师、研究生;也可作为系统控制、系统仿真、系统辩识研究专业人员的参考资料。

《空气动力学基础理论与应用》 本书旨在深入剖析空气动力学的基本原理,并探讨其在现代工程实践中的广泛应用。从流体运动的基本规律出发,逐步深入到翼型理论、机翼设计、飞行器气动布局等核心概念。内容涵盖了层流与湍流、边界层理论、马赫数对气动特性的影响、超音速与高超声速气动学等前沿领域。 第一章:流体运动基本概念 本章将详细介绍流体作为一种物质形态的特性,包括其连续性、密度、压力、粘性等关键物理量。我们将从牛顿流体与非牛顿流体的区分入手,阐述速度场、加速度场和涡量场的概念,以及它们在描述流体运动中的重要作用。纳维-斯托克斯方程作为流体动力学中最核心的方程组,将得到详细的推导和阐释,并探讨其在解决实际工程问题中的意义。此外,本章还将介绍流体运动的两种基本状态:层流与湍流,分析它们的区别、形成机制以及对工程设计的影响。 第二章:流体静力学 本章将聚焦于静止流体所产生的压强及其分布规律。我们将讨论压强随深度的变化关系,以及浮力原理在阿基米德定律中的体现。通过对密闭容器内流体压强传递的研究,我们将深入理解帕斯卡原理及其在液压系统中的应用。本章还将介绍流体静力学平衡条件,并以船体的浮力稳定性为例,展示静力学理论在工程设计中的实际价值。 第三章:流体动力学基础 本章将探讨流体在运动状态下的基本规律。我们将从连续性方程入手,阐述质量守恒在流体运动中的体现。伯努利方程将作为本章的核心内容之一,详细介绍能量守恒在流体流动中的表现形式,并分析其在文丘里管、皮托管等测量仪器设计中的应用。此外,本章还将介绍动量方程,阐述动量守恒在分析流体作用力方面的作用,并探讨动量方程在火箭推力计算和水轮机设计中的应用。 第四章:翼型理论 翼型是产生升力的基本部件,本章将对其理论进行深入解析。我们将从数学模型出发,介绍薄翼型理论和厚翼型理论,并分析翼型形状(如攻角、曲率、厚度分布)对升力和阻力特性的影响。本章还将详细阐述柯塔-儒可夫斯基翼型理论,解释其在生成数学翼型方面的贡献。此外,我们将讨论翼型的流动分离现象,以及如何通过改变翼型设计来改善流动特性。 第五章:机翼设计与升力分布 在了解了翼型理论的基础上,本章将重点探讨机翼整体设计及其升力分布。我们将介绍不同类型的机翼(如直机翼、后掠机翼、三角翼)的特点及其适用的飞行条件。本章还将深入讲解升力线理论,阐述机翼在三维流动中的升力分布规律,并介绍诱导阻力这一重要的气动阻力来源。此外,我们还将探讨如何通过改变机翼形状、安装襟翼和副翼等增升装置来优化机翼的气动性能。 第六章:空气动力学阻力 除了升力,阻力也是影响飞行器性能的关键因素。本章将系统介绍空气动力学中的各类阻力,包括压差阻力(也称形状阻力)、摩擦阻力、诱导阻力、激波阻力(在高亚声速和超声速流动中)以及喷射阻力等。我们将分析不同阻力来源的产生机制,并探讨降低这些阻力的设计方法,例如流线型设计、减小表面粗糙度、优化翼型设计以及采用减阻技术等。 第七章:相似原理与量纲分析 在进行飞行器设计和模型试验时,相似原理和量纲分析是不可或缺的工具。本章将详细介绍流体动力学中的相似性准则,如雷诺数、马赫数、弗鲁德数等,并解释它们在缩尺模型试验中的重要意义。我们将通过量纲分析方法,推导出描述飞行器气动特性的无量纲参数,并阐述如何利用这些参数将模型试验结果放大到全尺寸飞行器上。 第八章:亚声速气动特性 本章将聚焦于飞行器在亚声速(马赫数小于1)条件下的气动特性。我们将分析亚声速流动中气体的可压缩性对气动参数的影响,并探讨马赫数对升力、阻力和力矩的影响规律。本章还将介绍亚声速流动中的流动分离和喘振现象,并分析其对飞行安全和性能的影响。 第九章:跨声速气动特性 跨声速(马赫数接近1)是飞行器设计中最具挑战性的速度区间。本章将深入研究跨声速流动的复杂性,包括激波的产生、发展和传播。我们将详细分析激波对升力、阻力和力矩的影响,特别是激波阻力的急剧增加。本章还将介绍跨声速翼型的设计方法,以及如何控制流动马赫数分布来减轻激波的影响。 第十章:超声速与高超声速气动学 当飞行器速度超过声速(马赫数大于1)时,其气动特性将发生根本性变化。本章将详细介绍超声速流动中的激波现象,包括斜激波和正激波。我们将解析超声速流动中的膨胀波,并讨论其对气动参数的影响。本章还将简要介绍高超声速(马赫数大于5)流动的特点,例如气体化学反应、高密度比和高温效应等。 第十一章:飞行器气动布局设计 本章将结合前述的气动理论,探讨实际飞行器气动布局的设计原则。我们将分析不同类型的飞行器(如固定翼飞机、直升机、导弹)的气动布局选择,以及它们如何影响飞行性能。本章还将讨论气动布局中的稳定性与操纵性问题,以及如何通过合理的布局来优化飞行品质。 第十二章:气动外形优化与计算流体力学(CFD) 随着计算机技术的发展,计算流体力学(CFD)已成为现代气动设计的重要工具。本章将介绍CFD的基本原理,包括控制方程的离散化、数值算法的选择以及网格生成等。我们将通过具体的算例,展示如何利用CFD来预测和优化飞行器的气动性能,并分析CFD在降低风洞试验成本和缩短设计周期方面的作用。 第十三章:飞行器气动载荷与结构响应 气动载荷是飞行器在飞行过程中受到的主要外部载荷。本章将讨论气动载荷的计算方法,包括静力分析和动力分析。我们将分析气动载荷对飞行器结构的影响,并介绍结构载荷的传递和分布。此外,本章还将简要介绍气动弹性现象,即气动载荷与结构变形之间的相互作用。 第十四章:气动外场控制与减阻技术 为了提高飞行器的效率和性能,气动外场控制和减阻技术在现代航空航天领域扮演着越来越重要的角色。本章将介绍主动和被动的气动控制方法,例如操纵面控制、涡流发生器、表面激励和吸气/吹气等。我们将分析这些技术如何改变流场特性,从而达到控制飞行状态或降低阻力的目的。 本书力求以严谨的理论推导和清晰的逻辑结构,为读者构建一个全面而深入的空气动力学知识体系。通过对本书的学习,读者将能够理解飞行器在空气中运动的根本原因,掌握设计和分析各种飞行器气动性能的基本方法,并为进一步研究航空航天工程领域的相关课题奠定坚实的基础。

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《飞行器系统辨识学》这本书,对我而言,更像是一扇通往飞行器“内部世界”的窗户。它不仅仅是关于数学公式和算法的堆砌,更是关于如何“理解”一个复杂的动态系统。作者以一种抽丝剥茧的方式,带领我一步步地探究飞行器是如何通过自身的反馈机制来维持稳定和执行指令的。我对书中关于“辨识”在飞行器故障诊断和健康监测中的应用部分印象尤为深刻。它让我了解到,通过实时监测飞行器的各项参数,并与辨识出的模型进行对比,可以有效地发现潜在的故障,甚至预测故障的发生。 书中对辨识算法的介绍,也让我大开眼界。我之前只接触过一些基础的辨识方法,而这本书则详细介绍了更多先进的技术,如神经网络辨识、支持向量机辨识等。作者在解释这些复杂算法时,并没有使用过于晦涩的语言,而是通过生动的比喻和图示,将它们的核心思想传达给读者。我尤其喜欢书中关于“模型辨识”与“数据驱动”方法的结合,它展示了如何利用大量的飞行数据来训练和优化辨识模型,从而获得更加精准和可靠的飞行器行为描述。

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我一直对飞行器如何“感知”自身的状态和周围环境感到好奇,而《飞行器系统辨识学》这本书恰好满足了我的求知欲。它让我明白,飞行器并非拥有“智能”,而是通过一系列复杂的传感器和精密的算法,将原始的物理信号转化为可理解的数据,进而构建出对自身系统的认知模型。书中关于传感器融合的章节尤为令我着迷,它详细阐述了如何将来自陀螺仪、加速度计、GPS等不同传感器的数据进行整合,以提高状态估计的准确性和鲁棒性。作者通过对噪声模型和误差传播的深入分析,揭示了在这个过程中可能遇到的挑战,以及如何通过有效的辨识技术来克服它们。 书中对辨识结果的验证和评估部分,也让我受益匪浅。辨识出参数固然重要,但如何知道这些参数是否可靠,是否能真实地反映飞行器的性能,则是另一个关键问题。作者在这里介绍了一系列科学的评估方法,包括模型预测能力、参数不确定性分析等。我尤其欣赏书中关于“模型选择”的讨论,它强调了在辨识过程中,需要在模型的复杂度和精度之间做出权衡,并且要根据实际应用的需求来选择最合适的模型。这种严谨的科学态度,让我对飞行器系统辨识的专业性有了更深的认识。

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当我翻开这本《飞行器系统辨识学》,内心充满了对未知探索的期待。作者以一种非常引人入胜的方式,将那些原本枯燥的工程理论,仿佛施了魔法一般,化作了一幅幅生动的画面。我特别喜欢书中关于飞行器模型建立的部分,它并没有直接给出复杂的数学公式,而是通过一个又一个精心设计的例子,比如模拟一架小型无人机在不同天气条件下的飞行姿态,或者是一架大型客机在复杂气流中的响应。作者引导读者一步步地去思考,如何从观测到的数据中提取出关键的飞行参数,例如升力系数、阻力系数、俯仰惯性矩等等。这种“授人以渔”的教学方式,让我觉得学习过程本身就是一种乐趣。 书中对辨识方法的介绍也同样精彩。作者并没有简单地罗列各种算法,而是深入浅出地讲解了它们背后的原理和适用场景。我尤其对卡尔曼滤波和遗传算法在飞行器系统辨识中的应用印象深刻。在讲解卡尔曼滤波时,作者并没有回避其数学上的严谨性,但同时又通过生动的类比,比如“预测-更新”的循环过程,让即使是初学者也能理解其精髓。而当谈到遗传算法时,作者则巧妙地将进化论的思想融入其中,展示了如何通过模拟自然选择来优化辨识模型,从而找到最适合飞行器特性的参数。这种将不同学科的精髓融会结合的叙述方式,极大地拓展了我的视野。

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我一直对那些能够让庞大而复杂的飞行器精准飞行的背后技术感到着迷,而《飞行器系统辨识学》这本书,无疑是揭示这一奥秘的一把钥匙。它让我明白,飞行器并非是僵硬的物理实体,而是由无数精密部件组成的动态系统,而“系统辨识”正是理解和掌握这个动态系统的核心工具。书中对于如何从实测数据中提取飞行器关键参数的讲解,让我对“辨识”这一概念有了全新的认识。作者通过大量的实际案例,例如如何从风洞实验数据中辨识出不同攻角下的气动参数,或者如何从飞行试验数据中辨识出飞行器的动力学模型,让我对辨识的实用性有了直观的感受。 书中对辨识方法的介绍,也让我领略了这项技术的广度和深度。作者不仅讲解了传统的最小二乘法、最大似然法等,还深入介绍了诸如系统辨识中的神经网络方法、模糊辨识方法等前沿技术。我尤其欣赏作者在讲解这些复杂方法时,能够保持清晰的逻辑和生动的语言,让那些原本可能令人生畏的数学模型变得易于理解。他强调了辨识模型不仅要能够准确描述飞行器的行为,还要考虑模型的泛化能力和鲁棒性,这让我对辨识的严谨性有了更深的体会。

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《飞行器系统辨识学》这本书,彻底改变了我对飞行器“智能化”的看法。我过去常常认为,飞行器能够进行复杂的机动,是因为它们拥有某种程度的“智能”,但这本书让我明白,这种“智能”更多地源于对自身系统精确的“辨识”和理解。它就像一本飞行器的“秘密档案”,记录着它在各种飞行条件下的行为模式。书中关于如何从原始的测量数据中提取出关键的飞行参数,如质量、重心、气动导数等,让我对“辨识”这一过程有了全新的认识。 作者在讲解辨识算法时,展现了他的教学功底。他并没有将复杂的数学理论堆砌在一起,而是通过层层递进的讲解方式,将各种辨识方法娓娓道来。我尤其欣赏书中关于“辨识模型”的评估准则,它让我明白,一个好的辨识模型不仅仅是数学上精确,更重要的是它能够有效地反映飞行器的真实性能,并能为后续的控制设计提供可靠的依据。这种严谨的科学精神,让我对飞行器工程的专业性有了更深的体会。

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在阅读《飞行器系统辨识学》之前,我对飞行器控制的理解停留在相对基础的层面,认为只要掌握了基本的飞行原理和控制定律,就能实现精确的飞行。然而,这本书彻底改变了我的看法。它让我意识到,现实世界的飞行器系统是极其复杂和动态的,其性能会受到各种非线性因素、环境扰动以及系统参数变化的影响。因此,对这些因素进行准确的“辨识”,也就是构建一个能够准确描述飞行器行为的数学模型,是实现高性能控制的基础。 书中关于辨识模型选择的章节,对我启发很大。作者详细介绍了不同类型的模型,例如参数模型和状态空间模型,以及它们各自的优缺点。他并没有简单地告诉读者哪个模型“最好”,而是引导读者根据具体的飞行器类型、可用的数据以及控制目标来选择最合适的模型。我特别喜欢书中关于“模型辨识”和“模型验证”的相互促进的论述,它强调了辨识过程是一个迭代优化的过程,需要不断地将辨识结果与实际飞行数据进行对比,以提高模型的准确性。这种理论与实践相结合的阐述方式,让我觉得这本书既有深度又不失实用性。

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自从我开始阅读《飞行器系统辨识学》,我对飞行器的认识便不再停留在“外形”和“功能”层面,而是深入到了其“内在”的动力学行为和参数特性。这本书以一种非常系统化的方式,揭示了如何从观测到的飞行数据中,反推出飞行器最核心的数学模型。我尤其赞赏书中关于“辨识”与“控制”之间紧密联系的阐述。它让我明白,准确的系统辨识是设计高效、可靠飞行器控制系统的基石。 书中对辨识方法的介绍,也让我感受到了这项技术的精妙。从传统的参数辨识方法,到更现代的状态空间辨识技术,作者都进行了详细的讲解。我特别喜欢书中关于“数据采集”和“预处理”的论述,它强调了原始数据的质量对辨识结果的决定性影响,并提供了许多实用的处理技巧。这让我意识到,即使是最先进的辨识算法,也离不开高质量的数据支持。

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作为一名对飞行器技术怀有浓厚兴趣的爱好者,《飞行器系统辨识学》这本书为我打开了一个全新的认知维度。它让我认识到,飞行器的每一次飞行,每一次姿态的调整,背后都蕴含着对自身系统状态的深刻“理解”。这种理解并非源于“意识”,而是通过精密的“辨识”过程实现的。书中关于如何构建飞行器数学模型的部分,让我对“模型”在飞行器设计和控制中的作用有了更深刻的认识。作者通过丰富的实例,展示了如何将抽象的物理原理转化为具体的数学表达式,从而能够准确地描述飞行器的运动特性。 书中对辨识算法的讲解,也让我大开眼界。它不仅仅局限于传统的辨识方法,还广泛介绍了当前最新的技术,如基于机器学习的辨识方法。我特别喜欢书中关于“模型验证”和“参数不确定性分析”的章节,它让我明白,辨识出来的模型并非一成不变的真理,而是需要经过严格的检验和评估,并且要了解其固有的不确定性。这种严谨的科学态度,让我对飞行器系统辨识的专业性有了更深的敬畏。

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在我看来,《飞行器系统辨识学》不仅仅是一本技术书籍,更是一次思维的洗礼。它让我明白了,要真正掌握和驾驭飞行器,必须深入了解其内在的运行机制,而“系统辨识”正是实现这一目标的强大工具。书中关于如何从离散的传感器数据中构建连续时间域的动力学模型,让我领略了数学工具的神奇力量。作者通过对不同辨识方法的比较分析,引导读者理解在不同场景下选择最合适方法的逻辑。 书中关于“辨识”在飞行器设计迭代中的应用,也给我留下了深刻的印象。它不仅仅是完成一次辨识,而是将辨识结果反馈到设计过程中,从而不断优化飞行器的性能。我特别喜欢书中关于“模型不确定性”的讨论,它让我认识到,在现实世界中,我们永远无法获得一个完美的辨识模型,但可以通过科学的方法来量化和管理这种不确定性,从而在控制设计中采取更稳健的策略。

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《飞行器系统辨识学》这本书,为我开启了理解飞行器“灵魂”的旅程。我过去常常思考,那些精密的飞行器是如何在复杂的环境中保持稳定并精确执行指令的。这本书告诉我,答案就隐藏在对自身系统的“辨识”之中。它就像一本飞行器的“自传”,通过分析各种传感器数据,来勾勒出飞行器自身的动力学特性。书中关于辨识模型结构选择的章节,让我看到了数学语言的强大之处,它能够将复杂的物理现象进行高度概括和抽象。 作者在介绍辨识算法时,展现了他深厚的功底和清晰的思路。他不仅仅是罗列公式,而是深入浅出地讲解了每种算法的原理、适用范围以及优缺点。我尤其欣赏书中关于“辨识模型”的验证方法,它让我明白,辨识过程的终极目标是得到一个能够准确预测飞行器行为的模型。例如,通过比较辨识模型对输入信号的响应与实际飞行数据的吻合程度,来评估模型的准确性。这种严谨的科学态度,让我对飞行器工程的专业性有了更深的认识。

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