本书作为航空航天飞行器设计领域的一本专著，以高超声速飞行器一体化建模及模型应用为核心，从高超声速飞行器动力学特性与控制研究中的关键问题入手，系统梳理并归纳高超声速飞行器的发展现状、设计难点以及未来的发展趋势。同时，深入剖析模型数据快速获取、刚弹耦合动力学特性、机身推进一体化设计以及多系统耦合的综合设计等关键问题。书中还总结高超声速空气动力学工程建模、超燃动压推进系统建模、刚弹耦合动力学建模，以及面向控制的代理建模方法。进而，从飞行器多系统动力学特性分析、基于保护映射理论的预设性能控制以及控制关联的性能评估与优化设计三个维度，全方位阐述高超声速飞行器一体化模型的具体设计及应用。
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2012年9月至2019年3月：南京航空航天大学,导航、制导与控制，博士
2010年8月至2012年6月：乌克兰国立航空航天大学，信息工程，本科
2008年9月至2010年6月：南京航空航天大学，信息工程，本科2022年1月至今：南京航空航天大学，副教授
2019年5月至2022年1月：南京航空航天大学，力学博士后，副研究员高超声速飞行力学与控制以第一作者和通讯作者发表期刊论文13篇，其中SCI收录9篇（中科院二区以上5篇，顶刊2篇）
1.C NIU, X YAN, B CHEN* Control-oriented modeling of a high-aspect-ratio flying wing with coupled flight dynamics Chinese Journal of Aeronautics, 2022, 4.499, Q1
2."B CHEN, Y LIU*, H SHEN, H LEI, Y LU" Performance limitation in trajectory tracking control for air-breathing hypersonic vehicles Chinese Journal of Aeronautics, 2019, 4.499, Q1
等等《空天技术》，青年编委
《海军航空大学学报》，青年编委
CAA无人飞行器自主控制专委会委员
目录
丛书序
前言
第1章概述11.1高超声速飞行器的发展现状/1
1.1.1高超声速飞行器发展历程/1
1.1.2高超声速飞行器分类与总体设计/6
1.1.3典型吸气式高超声速飞行器/12
1.2高超声速飞行器动力学控制关联建模的研究现状/14
1.2.1高超声速飞行器动力学特性/14
1.2.2动力学建模基础理论/18
1.2.3控制关联建模/19
1.3高超声速飞行器控制系统设计的研究现状/24
1.3.1控制系统设计关键问题/24
1.3.2控制系统设计方法/25
1.4高超声速飞行器性能优化设计的研究现状/30
1.4.1性能优化设计方法/30
1.4.2性能优化设计方法设计平台/35
1.5高超声速飞行器融合控制的优化设计难点和发展趋势/37
1.5.1数据模型快速获取/37
1.5.2机身推进一体化/39
1.5.3刚弹耦合动力学/40
1.5.4融合控制的多学科设计优化/42
1.6本书内容安排/44
参考文献/46
第2章高超声速飞行器多学科工程建模方法492.1高超声速飞行器几何建模方法/49
2.1.1二维几何描述方法/50
2.1.2三维几何描述方法/62
2.1.3高超声速飞行器外形参数化方法/63
2.2高超声速飞行器气动特性工程建模/68
2.2.1高超声速飞行器面元法/68
2.2.2四边形面元法/69
2.2.3三角形面元法/70
2.2.4高超声速飞行器工程估算方法/71
2.2.5非定常气动特性计算/89
2.3高超声速飞行器推进特性工程建模/91
2.3.1进气道特性二维仿真/92
2.3.2冲压推进内流道准一维流动仿真/96
2.4高超声速飞行器多精度模型代理技术/100
2.4.1试验设计/101
2.4.2灵敏度分析/102
2.4.3模型选择/106
2.4.4模型验证/109
2.4.5算力模型代理/109
参考文献/116
第3章高超声速飞行器控制关联建模方法1193.1高超声速飞行器多学科动力学基础/119
3.1.1坐标系及其转换/119
3.1.2六自由度刚体飞行力学模型/130
3.2高超声速飞行器结构弹性关联性分析/135
3.2.1弹性建模基础/137
3.2.2假设模态法/140
3.2.3基于有限元法的模态分析/142
3.2.4基于拉格朗日方程的刚弹耦合动力学模型/145
3.3气动/推进/控制关联性分析/156
3.3.1气动与推进之间的耦合/156
3.3.2气动与弹性之间的耦合/157
3.3.3推进与弹性之间的耦合/158
3.3.4控制与气动/推进之间的耦合/158
3.4控制关联模型提取/161
3.4.1力学特性控制关联/161
3.4.2动力学特性控制关联/169
参考文献/180
目录viiviii高超声速飞行器控制关联建模与性能优化技术第4章高超声速飞行器动力学特性分析1824.1高超声速飞行器控制关联的稳定性/183
4.1.1高超声速飞行器纵向静稳定性/183
4.1.2高超声速飞行器横航向静稳定性/185
4.1.3高超声速飞行器动稳定性/186
4.2飞行器高速与低速飞行特性的对比分析/187
4.2.1飞行器长、短周期运动特性/187
4.2.2飞行器航迹姿态的关系/191
4.2.3飞行器特征向量灵敏度分析/193
4.3闭环系统性能极限理论/195
4.3.1零可控区域/196
4.3.2鲁棒性与带宽边界/206
4.4飞行品质评估/211
4.4.1飞行品质与指标体系/212
4.4.2高超声速飞行器飞行品质分析流程/218
4.4.3等效拟配/222
4.5飞行品质评估示例/231
4.5.1基于鸽群优化方法的等效拟配研究/231
4.5.2仿真结果分析/235
参考文献/246
第5章高超声速飞行器基于保护映射理论的预设性能控制2495.1保护映射理论的基本原理/249
5.1.1数学工具/249
5.1.2保护映射的定义和性质/252
5.2基于保护映射理论的不确定性系统稳定性分析/255
5.2.1单参数系统的性能分析/255
5.2.2双参数系统的性能分析/256
5.3基于保护映射理论的自适应轨迹跟踪控制器设计/258
5.3.1单调度变量系统控制器参数自动确定方法/259
5.3.2双调度变量系统控制器参数自动确定方法/262
5.4高超声速飞行器保护映射控制仿真示例/264
5.4.1基于保护映射理论的高超声速飞行器切换H∞控制器设计/264
5.4.2高超声速飞行器迎角调节变增益控制器设计与仿真/281
参考文献/288
第6章高超声速飞行器控制关联的性能评估与优化设计2916.1控制关联的性能迭代问题/292
6.1.1经典优化问题/292
6.1.2多学科优化问题/293
6.1.3多学科优化分类/296
6.2问题简化与优化策略/299
6.2.1本体简化策略/300
6.2.2轨迹设计策略/301
6.2.3分层优化策略/301
6.2.4任务性能的优化方法/302
6.3性能优化设计示例分析/304
6.3.1高超声速飞行器飞行品质评估示例/304
6.3.2本体/控制优化示例/307
6.3.3融合控制的本体/轨迹优化示例/311
6.3.4一体化设计的应用示例/315
6.4高超声速飞行器早期设计阶段软件简介/329
6.4.1软件设计目标/329
6.4.2软件基本结构和环境/330
6.4.3主要功能模块/331
参考文献/339
书单推荐
