本书重点研究无人飞行器控制系统的数学建模与仿真验证方法，其主要内容涉及无人飞行器的基本组成原理、系统数学建模、控制系统设计、飞行仿真验证等方面；旨在结合工程应用背景对理论知识进行深入阐释，建立以“无人飞行器控制系统建模与仿真技术”为主题的知识框架，尝试归纳与无人飞行器控制系统相关的专业学科知识与工程应用方法。
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2007-2011 西北工业大学 航天学院 本科
2011-2014 西北工业大学 航天学院 硕士研究生
2013-2019 西北工业大学 航天学院 博士研究生2019-2020年 西北工业大学 无人系统技术研究院，助理研究员
2020-2022年 西北工业大学 无人系统技术研究院，助理研究员,院长助理
2022-至今 西北工业大学 无人系统技术研究院，副研究员，院长助理航空宇航科学与技术-飞行器设计发表论文 10 篇，其中SCI检索 5 篇，EI检索 4 篇，其他核心期刊检索 1 篇。
1.Yang X, Fu Bin, Ma X, et al. Asynchronously H∞ Tracking Control and Optimization for Switched Flight Vehicles with Time-Varying Delay[J]. Aerospace, 2024, 11(2): 107.
2.孙磊, 付斌, 万士正, 等. 基于自适应动态规划的反高超武器微分对策制导律[J]. 航空工程进展, 2020, 11(6): 796-802,826.2022-2024年，担任《无人系统技术》青年编委
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 无人飞行器的基本概念 1
1.1.1 典型系统构成 1
1.1.2 一般设计流程 2
1.2 数学建模与仿真技术的工程应用 4
1.2.1 基本技术原理 4
1.2.2 航空航天领域应用现状 7
1.2.3 航空航天科学计算库研究背景 10
1.3 本书主要内容 10
第2章 科学计算基础 12
2.1 资源简介 12
2.2 环境配置 12
2.3 基本应用单元 15
2.4 典型算法应用 16
2.4.1 线性代数运算 16
2.4.2 数值积分求解 17
2.4.3 多维线性插值 18
2.4.4 线性系统分析 20
2.4.5 地球几何解算 22
第3章 无人飞行器数学建模方法 24
3.1 参考坐标系 24
3.2 坐标系几何关系 27
3.2.1 欧拉角 27
3.2.2 四元数 29
3.2.3 几何关系定义 31
3.3 地球几何参数 34
3.4 飞行运动参数 37
3.5 六自由度运动学模型 39
3.5.1 科氏定理 40
3.5.2 质心运动方程 41
3.5.3 绕质心转动方程 43
3.5.4 空间位置方程 44
3.5.5 飞行姿态方程 45
3.6 大气环境模型 49
3.6.1 大气特征参数 49
3.6.2 气象风场参数 50
3.7 质量特性模型 51
3.7.1 质量特性参数定义 51
3.7.2 质量数据测量 53
3.7.3 组合状态计算 53
3.8 气动特性模型 55
3.8.1 空气动力定义 55
3.8.2 气动系数的测量原理 56
3.8.3 气动系数的分类构成 58
3.8.4 空气动力的数值解算 60
3.9 动力系统模型 62
3.9.1 试验测量原理 63
3.9.2 动力性能解算 64
3.9.3 推力指向因素 64
3.9.4 安装位置因素 66
3.10 控制系统模型 67
3.10.1 飞行轨迹设计 67
3.10.2 控制指令解算 68
3.10.3 离散系统实现 69
3.11 执行机构模型 70
3.11.1 典型系统构成 70
3.11.2 简化数学过程 72
第4章 无人飞行器控制系统设计 73
4.1 基本组成原理 73
4.2 经典控制系统构成 75
4.2.1 基本设计要素 75
4.2.2 经典控制算法原理 76
4.2.3 控制参数的组合方式 78
4.2.4 经典控制系统设计案例 79
4.3 系统特性分析方法 81
4.3.1 系统分析释义 81
4.3.2 时域性能分析法 82
4.3.3 频域特性分析法 85
4.4 飞行运动轨迹设计 92
4.4.1 爬升模式 93
4.4.2 下降模式 94
4.4.3 巡航模式 95
4.5 飞行控制回路设计 96
4.5.1 基本设计思路 96
4.5.2 飞行运动方程组 98
4.5.3 线性化分析方法 105
4.5.4 动力学系数定义 112
4.5.5 典型运动传递函数 117
4.5.6 典型飞行控制回路 124
第5章 无人飞行器导引律应用 130
5.1 基本工作原理 130
5.2 导引运动轨迹分析 131
5.3 空间相对运动方程 134
5.4 比例导引法 136
第6章 无人飞行器仿真应用案例 138
6.1 应用案例概述 138
6.2 数学模型设计 140
6.2.1 质量特性模型 140
6.2.2 气动特性模型 142
6.2.3 动力系统模型 144
6.2.4 控制系统模型 146
6.2.5 导引关系模型 149
6.2.6 目标运动模型 151
6.2.7 其他模型 152
6.3 仿真工程设计 153
6.4 试验运行记录 154
参考文献 157
附录 159
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