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第1章 绪论1

1.1 一般概念1

1.1.1 导航概念1

1.1.2 制导概念4

1.2 导航和控制技术的发展7

1.2.1 导航技术的发展7

1.2.2 鱼雷控制系统的发展17

1.3 鱼雷自动控制系统的基本组成和工作原理19

1.4 对导航与控制系统的要求22

1.4.1 对导航系统的要求22

1.4.2 对鱼雷控制系统的要求25

第2章 鱼雷航行动力学28

2.1 鱼雷空间运动的表示28

2.1.1 鱼雷常用坐标系29

2.1.2 鱼雷的姿态角和弹道角的定义30

2.1.3 鱼雷流体动力角的定义31

2.2 坐标变换31

2.2.1 鱼雷常用坐标系之间的变换31

2.2.2 鱼雷常用坐标系之间的关系34

2.3 鱼雷流体动力和力矩35

2.3.1 流体动力与运动参数的关系35

2.3.2 流体动力和力矩的分量37

2.3.3 鱼雷流体动力和力矩的具体表达式39

2.4 鱼雷运动方程50

2.4.1 鱼雷的运动学方程50

2.4.2 作用在鱼雷上的力和力矩52

2.4.3 鱼雷的动力学方程54

2.4.4 鱼雷空间运动方程组56

第3章 敏感元件和执行机构57

3.1 陀螺仪运动特性57

3.2 二自由度陀螺仪运动的技术方程式60

3.3 陀螺仪的运动分析62

3.4 单自由度速率陀螺仪70

3.4.1 单自由度陀螺仪的工作原理及基本特性70

3.4.2 速率陀螺仪在鱼雷上的应用72

3.5 加速度计73

3.5.1 液浮摆式加速度计的结构和工作原理74

3.5.2 液浮摆式加速度计的运动方程及其分析75

3.5.3 加速度计在鱼雷中的应用76

3.5.4 石英挠性摆式加速度计77

3.6 高度表79

3.7 新型角速度敏感器81

3.7.1 概述81

3.7.2 光学陀螺仪基础82

3.7.3 光纤陀螺仪85

3.7.4 微机械惯性传感器86

3.8 深度压力传感器88

3.9 鱼雷控制系统的执行机构94

3.9.1 鱼雷上常用舵机的分类方法95

3.9.2 气动舵机与舵回路96

3.9.3 液压舵机与舵回路99

3.9.4 电动伺服机构104

3.9.5 推力矢量控制装置106

第4章 鱼雷纵向运动分析109

4.1 深度控制系统的构成与动作原理109

4.2 惯性深控系统的数学模型113

4.2.1 惯性深控装置的稳态方程113

4.2.2 舵机与传动机构115

4.3 电子式深控系统的数学模型117

4.3.1 微分比例器的传递函数117

4.3.2 电动执行器的传递函数119

4.3.3 电深控装置的传递函数和控制规律120

4.4 鱼雷纵向运动数学模型和定常运动分析122

4.4.1 原始方程122

4.4.2 标准形方程122

4.4.3 纵向定常运动分析124

4.4.4 纵向运动的线性化方程127

4.4.5 状态方程128

4.5 自由角和横舵管制129

4.5.1 自由角129

4.5.2 横舵管制131

4.6 深度控制系统的动态特性132

4.6.1 系统的数学模型132

4.6.2 稳定性134

4.7 深度控制系统的误差分析140

4.8 纵倾控制系统145

第5章 鱼雷侧向运动分析147

5.1 鱼雷侧向运动数学模型和定常运动分析148

5.1.1 侧向运动原始方程148

5.1.2 标准方程与状态方程150

5.1.3 定常运动与平衡条件152

5.2 鱼雷航向控制系统的动态特征154

5.2.1 过渡过程154

5.2.2 稳定性分析156

5.3 鱼雷航向控制系统的稳态分析158

5.3.1 航向控制系统的稳态误差158

5.3.2 扰动输入的影响160

5.4 鱼雷横滚运动的数学模型161

5.4.1 运动方程163

5.4.2 传递函数与动态特征165

5.5 鱼雷横滚对航行的影响166

5.6 鱼雷横滚控制系统的特性分析170

5.6.1 控制规律170

5.6.2 系统特性分析172

第6章 水中兵器导航与定位技术175

6.1 惯性导航技术175

6.1.1 惯性导航系统主要设备175

6.1.2 惯性导航系统基础177

6.1.3 平台式惯性导航的基本原理179

6.1.4 捷联式惯性导航的基本原理186

6.1.5 惯性导航系统的误差分析和初始对准190

6.1.6 两种导航系统的比较197

6.2 卫星导航定位技术198

6.2.1 概述198

6.2.2 GPS201

6.2.3 北斗卫星定位系统218

6.2.4 卫星导航定位技术发展趋势223

6.3 水下声学导航定位技术226

6.3.1 概述226

6.3.2 系统组成及导航定位方式226

6.3.3 水声导航定位系统工作原理228

6.4 匹配导航技术235

6.4.1 水下地形匹配辅助导航技术236

6.4.2 水下地磁匹配导航技术258

6.4.3 重力场匹配导航技术264

6.5 声多普勒测速导航技术268

6.5.1 舰船多普勒测速原理269

6.5.2 发射频率和工作方式的选择273

6.6 水下组合导航系统275

6.6.1 地形辅助INS水下组合导航系统276

6.6.2 地磁辅助INS水下组合导航系统279

6.6.3 INS/DVL组合导航系统281

第7章 鱼雷制导控制系统的仿真284

7.1 鱼雷制导控制系统仿真的基本概念284

7.1.1 鱼雷制导控制系统设计方法与仿真目的284

7.1.2 鱼雷制导控制系统仿真的特点及要求285

7.1.3 鱼雷制导控制系统仿真试验内容286

7.1.4 鱼雷仿真技术的发展289

7.2 控制系统的数学仿真291

7.2.1 数学模型292

7.2.2 仿真模型294

7.3 制导控制系统的半实物仿真296

7.3.1 系统的组成与主要技术要求297

7.3.2 专用仿真软件308

7.3.3 基于实时网络的分布式半实物仿真系统309

参考文献312

索引315