具体描述
内容简介
《高超声速飞行器建模与模型验证》从高超声速飞行器的基本概念、研究历程、应用前景人手，深入研究了国际著名研究机构和实验室公开的典型模型，在此基础上分析了模型特性，给出了设计控制器的应用实例。采用CFD和机理方法建立了带有强非线性、强耦合及弹性特性的高超声速飞行器模型。给出了面向控制需求的数据拟合方法和线性／非线性模型降阶方法。建立了高超声速飞行器模型验证体系，给出了定性、定量多种角度的完整模型验证策略，从时域、频域、安全性三个角度给出全面客观的模型评价。《高超声速飞行器建模与模型验证》从建模基础开始阐述，涵盖模型简化验证等领域新研究成果，适合自动化专业相关本科生及研究生阅读，同时可供对于高超声速技术感兴趣的高校师生、科研工作者和工程技术人员阅读参考。
作者简介
宗群，1961年生，教授、博士生导师。现为天津大学电气与自动化工程学院控制理论与控制工程学科带头人；天津大学电子信息工程学院副院长；天津大学无人机联合研究中心主任；教育部重大专项专家组副组长，教育部科技委国防学部委员，教育部新型飞行器联合研究中心副主任，教育部新型飞行器制导与控制中心主任；IEEEMember；中国自动化学会理事，中国自动化学会控制理论专业委员会委员，中国航空学会制导、导航与控制委员会委员，中国自动化学会技术过程故障诊断与安全性专业委员会委员，中国自动化学会过程控制专业委员会委员；中国人工智能学会智能空天系统专业委员会委员；天津自动化学会理事；国家863项目评审专家；国家自然科学基金评审专家；天津市科技项目评审专家；《控制理论与应用》编委、《信息与控制》编委、《哈尔滨工业大学学报》编委。近年来作为项目负责人先后主持完成30多项国家基金、教育部重大项目培育基金、天津市重点基金、天津市重点科技攻关等项目。在国内外学术刊物发表学术论文150多篇，其中SCI／EI检索100多篇。获天津市科技进步奖二等奖、三等奖各1项，获授权发明专利16项。研究方向主要为：飞行器建模、控制与仿真，飞行器轨迹优化与姿态协同控制、多智能体编队协同控制，智能自主飞行控制。曾凡琳，1985年生，讲师，工学博士。2008年毕业于天津大学电气与自动化工程学院自动化专业，获得工学学士学位，并直接攻读博士学位；2013年毕业于天津大学电气与自动化工程学院控制科学与工程专业，获得工学博士学位。现为天津职业技术师范大学自动化与电气工程学院自动化系教师，主要授课课程为过程控制与自动化仪表、人工智能与先进自动控制技术、模拟电子技术基础、电工电子实践等。曾参与国家自然科学基金、航空基金、教育部重大项目培育基金等项目的研究。近年来作为项目负责人先后主持5项科研课题，发表学术论文10余篇。主要从事模型验证、飞行器非线性控制等方面的研究。
张希彬，1981年生，讲师，工学博士。2003年毕业于陕西师范大学数学与信息科学学院数学与应用数学专业，获得理学学士学位；2006年毕业于西北工业大学理学院应用数学系运筹学与控制专业，获得理学硕士学位；2014年毕业于天津大学电气与自动化工程学院控制科学与工程专业，获得工学博士学位。2006年至今在天津科技大学理学院数学系工作。近年来参与了多项国家自然科学基金、数学天元基金、航空基金和教育部重大项目培育基金等项目的研究，发表相关学术论文10余篇。主要从事复杂系统建模、分析与控制，模型验证及信息融合等方面的研究。
尤明，1988年生，博士研究生。2012年毕业于天津大学电气与自动化工程学院自动化专业，获得工学学士学位，并直接攻读博士学位。博士期间针对高超声速飞行器开展相关研究工作，参与国家自然科学基金、教育部重大项目培育基金、天津市重点基金以及航天院所相关项目的研究。在国内外期刊上发表多篇学术论文。目前主要从事高超声速飞行器建模与非线性控制等方面的研究。
目录
前言第1章 绪论
1．1 高超声速飞行器基本概念
1．2 高超声速技术研究历程
1．3 高超声速飞行器特点和应用前景
1．4 高超声速飞行器模型研究问题
1．5 编写特点和内容安排
1．6 小结
参考文献
第2章 高超声速飞行器建模基础
2．1 坐标系与状态变量
2．1．1 坐标系
2．1．2 描述高超声速飞行器的状态变量
2．1．3 坐标系之间的变换关系
2．2 质心平动模型
2．2．1 质心平动运动学模型
2．2．2 质心平动动力学模型
2．3 绕质心转动模型
2．3．1 绕质心转动运动学模型
2．3．2 绕质心转动动力学模型
2．4 六自由度模型
2．5 刚体纵向模型
2．6 小结
参考文献
第3章 高超声速飞行器典型模型及特性分析
3．1 典型高超声速飞行器建模方法简介
3．2 Winged-cone模型
3．2．1 模型描述
3．2．2 气动模型
3．2．3 模型分析
3．2．4 控制器设计实例
3．3 CSULA-GHV模型
3．3．1 模型描述
3．3．2 气动模型
3．3．3 模型分析
3．3．4 控制器设计实例
3．4 FirstPrincipal模型
3．4．1 模型描述
3．4．2 气动模型
3．4．3 模型分析
3．4．4 控制器设计实例
3．5 小结
参考文献
第4章 基于CFD的高超声速飞行器气动建模
4．1 预备知识
4．2 高超声速飞行器CFD气动建模研究现状简介
4．3 高超声速飞行器CFD建模思路与步骤
4．4 高超声速飞行器CFD建模前处理
4．5 高超声速飞行器CFD建模求解计算
4．6 高超声速飞行器CFD建模后处理
4．7 小结
参考文献
第5章 高超声速飞行器机理建模
5．1 高超声速飞行器刚体纵向建模
5．1．1 高超声速飞行器几何构型
5．1．2 高超声速飞行器刚体机理建模
5．2 高超声速飞行器弹性体纵向建模
5．2．1 高超声速飞行器几何构型
5．2．2 高超声速飞行器弹性体机理建模
5．3 高超声速飞行器弹性体模型分析
5．3．1 弹性模态分析
5．3．2 气动特性分析
5．3．3 动态特性分析
……
第6章 基于数据拟合方法的高超声速飞行器气动模型
第7章 高超声速飞行器模型降阶
第8章 高超声速飞行器模型验证体系与定性模型验证
第9章 高超声速飞行器时域／频域定量模型验证
第10章 高超声速飞行器安全分析模型验证
索引
精彩书摘
《高超声速飞行器建模与模型验证》：《高超声速飞行器建模与模型验证》的编写特点为以经典高超声速飞行器的特点分析人手，系统研究数学模型在高超声速技术发展历程中起到的关键作用。以解决数学模型的真实完整性、简明实用性、安全可靠性这三个关键问题为目标，针对关键问题逐一进行深入分析与研究。
（1）真实完整性关键问题。首先针对模型的真实完整性问题研究进行描述。以建立真实完整的高超声速飞行器数学模型为目的，从高超声速飞行器模型基础概念和基本原理人手，引导读者走进高超声速飞行器这个全新研究领域的大门；并通过国外知名实验室建立的典型高超声速飞行器数学模型的详细描述，使得读者对高超声速飞行器数学模型及其特性形成一个较为真实及完整的概念；然后重点描述如何采用CFD仿真试验及机理推导方法建立高超声速飞行器的数学模型，使大家掌握高超声速飞行器数学模型的建模方法和具体的工程手段。
（2）简明实用性关键问题。针对解决高超声速飞行器模型的简明实用性关键问题进行描述。将给出模型降阶及数据拟合方法在高超声速飞行器数学模型中的应用，《高超声速飞行器建模与模型验证》将引导读者系统地掌握模型降阶及数据拟合方法，以及如何获得线性形式及非线性形式的低阶高超声速飞行器数学模型。
（3）安全可靠性关键问题。针对解决高超声速飞行器数学模型的安全可靠性关键问题，首先为读者建立定性、定量、安全性的模型验证理论体系，然后描述时域、频域及安全域分析验证方法，为解决高超声速飞行器数学模型的安全可靠性问题提供有效的解决途径。
《高超声速飞行器建模与模型验证》共10章。
第1章为绪论，介绍高超声速飞行器的基本概念，总结世界科技发展强国高超声速技术的研究历程，分析高超声速飞行器的特点和应用前景，并提炼数学模型的研究问题。
第2章介绍高超声速飞行器建模过程中的基本概念，并在此基础上给出高超声速飞行器数学模型的建立过程及具体的模型形式，这些基本概念及数学模型将为高超声速飞行器研究人员提供高超声速飞行器飞行的基本信息，帮助读者建立高超声速飞行器六自由度飞行的空间立体概念，为运动飞行的理解、系统分析及控制器的设计打下基础。
第3章以目前文献中公开的典型高超声速飞行器数学模型为基础，详细描述典型模型及数据形式，重点给出高超声速飞行器几个典型模型的特性分析，包括气动系统推进系统耦合特性、弹性特性以及非最小相位特性，并以控制器设计实例帮助读者掌握高超声速飞行器数学模型特性和控制器设计思路。
第4章给出基于CFD方法的高超声速飞行器纵向气动建模，详细介绍CFD建模的基本原理及实现流程，利用压力云图分析高超声速飞行器计算域内的流场特性，并通过试验数据曲线图定性分析高超声速飞行器的气动特性，该章将为读者呈现出建立高超声速飞行器CFD方法的具体过程。
第5章给出高超声速飞行器刚体与弹性机理建模的方法，详细描述高超声速飞行器流场特性、发动机推力及各表面受力分析过程，同时给出高超声速飞行器弹性结构形变、热黏性效应、非定常力计算的方法，阐述模型特性分析的过程。本章有助于帮助读者掌握机理建模的方法和过程。
……
前言/序言
用户评价
从一个对材料科学和极端环境应用领域抱有探索精神的读者的角度，我来评价《高超声速飞行器建模与模型验证》这本书。高超声速飞行器运行在极端的温度、压力和化学环境中，这对材料的性能和结构的可靠性提出了前所未有的挑战。因此，如何准确地模拟和验证这些材料在极端条件下的行为，是高超声速飞行器设计中的重中之重。《高超声速飞行器建模与模型验证》这一标题，立刻吸引了我的目光。在“建模”部分，我非常期待书中能够深入讲解，如何针对高超声速飞行器使用的先进材料，例如陶瓷基复合材料、高温合金等，建立精确的热防护模型和结构力学模型。例如，材料在高温下的力学性能退化、烧蚀、氧化以及相变等复杂现象，书中是如何通过数学模型来捕捉的？而在“模型验证”方面，我更希望看到的是，如何通过先进的材料试验技术，来验证这些模型的准确性。例如，高温拉伸试验、热冲击试验、烧蚀试验等，书中是否会详细介绍这些试验的设备、方法和数据分析流程？我尤其关注的是，书中是否会探讨，如何通过模型验证的结果，来指导新材料的开发和优化，从而为高超声速飞行器的性能提升提供支撑。这本书对我而言，是一次关于材料科学与工程应用前沿的深入探索。
评分从一个追求极致性能和技术突破的读者的角度，我来评价《高超声速飞行器建模与模型验证》这本书。高超声速飞行器代表着人类在航空航天领域最前沿的探索，它意味着速度的极限，意味着对现有物理定律和工程技术的极致挑战。《高超声速飞行器建模与模型验证》这个标题，直接点出了实现这一目标的核心要素。我对于“建模”部分充满了期待，希望书中能够深入讲解，如何捕捉高超声速飞行器在极高马赫数下，由高温、高压、强化学反应引起的复杂流体力学和热力学现象。例如，激波与边界层之间的相互作用，化学非平衡效应，以及等离子体诱导的空气动力学变化，这些都是在低速和超声速领域很少遇到的难题，书中是如何通过数学模型来精确描述的？而在“模型验证”方面，我更希望看到的是，如何通过极其严谨和先进的试验手段，来验证这些复杂模型的可靠性。例如，高能量的风洞试验、高超声速激波风洞、以及模拟真实飞行环境的地面模拟试验，书中是否会详细介绍这些试验的原理、方法和数据处理过程？我尤其关注的是，书中是否会提及一些能够实现“数字孪生”的建模与验证方法，即通过高度精确的数字模型，来实时反映飞行器的真实状态，从而实现更安全、更高效的飞行控制和任务规划。这本书对我而言，是一次对人类工程智慧极限的探索之旅。
评分对于《高超声速飞行器建模与模型验证》这本书，我抱着一种更为务实的态度来审视。作为一名在航空工业一线摸爬滚打多年的技术人员，我深知理论知识的转化为实际工程应用往往充满艰辛。《高超声速飞行器建模与模型验证》这个书名，让我立刻联想到了一系列在实际工作中可能遇到的难题。例如，高超声速飞行器在真实飞行环境中的复杂气动加热问题，如何准确地建立热防护系统的模型，以及如何验证这些模型的有效性，保证飞行器在极端温度下能够安全可靠地运行。书中关于“建模”的部分，我期望看到的是能够直接指导工程实践的方法论，而不是停留在过于抽象的理论层面。例如，对于不同材料的热传导特性、烧蚀模型、以及耦合热-结构分析模型的建立，是否有具体的计算方法和流程介绍？而“模型验证”部分，我更希望看到的是如何设计有效的试验方案，如何解读试验数据，以及如何将试验结果与数值模拟结果进行比对，从而评估模型的精度和适用范围。我关注的不仅仅是模型本身，更是整个建模和验证的闭环过程。在实际工程中，模型的迭代和优化是必不可少的，这本书能否提供一些在模型不确定性下的鲁棒设计方法，或者基于数据驱动的自适应建模技术？此外，高超声速飞行器的设计周期长、成本高，如何通过更高效、更经济的建模和验证手段来缩短研发周期，降低试错成本，也是我非常感兴趣的话题。如果书中能够提供一些实际案例分析，或者分享一些在建模和验证过程中遇到的典型问题及其解决方案，那将是对我工作非常有价值的参考。
评分作为一名对人工智能和复杂系统模拟有着浓厚兴趣的读者，我《高超声速飞行器建模与模型验证》这本书。在我的认知中，高超声速飞行器的动力学特性极其复杂，并且受到诸多难以精确预测的因素影响。因此，如何有效地建模并进行可靠的验证，是实现高超声速飞行器技术突破的关键。《高超声速飞行器建模与模型验证》这一主题，恰好与我所关注的领域高度契合。在“建模”方面，我非常好奇书中是否会介绍一些先进的建模技术，例如基于数据驱动的机器学习模型，或者混合建模方法，即结合了物理模型和数据驱动模型的优势。我设想，通过大量的高超声速飞行数据，训练出的机器学习模型，是否能够更快速、更准确地预测飞行器的性能？而在“模型验证”方面，我期待书中能够探讨，如何利用人工智能技术来辅助模型验证过程，例如通过智能化的数据分析和模式识别，来发现模型中的异常或潜在误差。此外，我也关心书中是否会涉及，如何构建一个能够支持实时仿真的模型，从而实现对高超声速飞行器的智能控制和轨迹优化。这本书对我而言，不仅仅是一本关于航空航天技术的专业书籍，更是一本探索人工智能在复杂工程领域应用的范例。
评分对于《高超声速飞行器建模与模型验证》这本书，我作为一名对航空历史和技术发展有着深厚兴趣的爱好者，对其充满期待。我一直认为，每一个重大的科技突破背后，都有着无数科学家和工程师的智慧结晶，而建模与验证正是其中不可或缺的一环。这本书的标题，让我联想到历史上那些伟大的飞行器设计，比如协和式飞机，以及如今正在发展的各种高超声速飞行器。我很好奇，这本书是否会从历史的角度，回顾高超声速飞行器建模技术的发展历程，以及在各个发展阶段所遇到的关键挑战和突破？在“建模”方面，我希望能够了解到，除了传统的基于物理定律的建模方法，是否也引入了新的数学工具和计算方法，例如混沌理论、分形几何等，来描述高超声速飞行器复杂而多变的飞行特性？而“模型验证”，我则希望看到书中能够深入探讨，如何通过与历史上的真实飞行数据进行比对，来证明模型的有效性，或者如何通过先进的仿真技术，来预测飞行器在未来可能遇到的各种情况。我特别关注的是，书中是否会提及一些关于高超声速飞行器在设计过程中，如何平衡性能、成本和安全性的考量，以及建模和验证在其中扮演的角色。这本书的出版，对于我这样渴望深入了解航空科技幕后故事的读者来说，无疑是一次难得的学习机会，我期待它能够给我带来深刻的洞察和启发。
评分我以一个对科学技术前沿发展有强烈好奇心的普通读者的身份，来评价《高超声速飞行器建模与模型验证》这本书。虽然我不是专业的工程师或研究人员，但我总是被那些能够突破人类极限的科技所吸引，高超声速飞行器无疑是其中最令人瞩目的领域之一。这本书的标题《高超声速飞行器建模与模型验证》听起来就充满了科技感和探索精神。我非常好奇，书中是如何将如此复杂和前沿的科学理论，以一种易于理解的方式呈现给普通读者的。我对“建模”部分的理解是，它就像是为高超声速飞行器构建了一个数字世界，在这个世界里，我们可以模拟它的飞行状态，观察它的每一个细微变化。我希望书中能解释清楚，为什么高超声速飞行器的建模如此具有挑战性，比如流场的非平衡性、化学反应、以及材料的高温性能衰减等等，这些因素是如何被纳入模型中的？而“模型验证”则更像是对这个数字世界真实性的检验。我期待书中能够介绍一些有趣的验证方法，比如如何利用超级计算机进行大规模的数值模拟，或者通过精密的风洞试验来捕捉飞行器在极端环境下的真实表现。我尤其希望书中能用生动有趣的语言，配以清晰的图示，来讲解一些概念，比如激波是如何形成的，为什么它会影响飞行器的稳定性，以及热防护层是如何工作的。这本书对我而言，不仅仅是一本专业书籍，更是一扇了解未来科技发展方向的窗口，它将帮助我更好地理解人类在探索未知领域的努力和成就。
评分我从一个关注技术创新与风险控制的视角，来审视《高超声速飞行器建模与模型验证》这本书。高超声速飞行器作为一项颠覆性的技术，其研发过程中伴随着巨大的技术风险和工程挑战。因此，科学、严谨的建模与验证体系，对于确保飞行器的成功至关重要。《高超声速飞行器建模与模型验证》这个书名，直接点出了我所关心的核心问题。在“建模”部分，我期望书中能够深入探讨，如何构建能够准确反映高超声速条件下复杂物理耦合效应的模型。例如，气动、热、结构、推进系统之间的耦合作用，以及这些耦合效应对飞行器性能的影响，书中是如何通过多学科耦合建模来解决的？而在“模型验证”方面，我更关注的是，如何建立一套完整的验证体系，以应对高超声速飞行器所面临的极端条件和高风险性。例如，如何通过多层次、多尺度的验证方法，包括数值模拟、风洞试验、地面模拟试验以及飞行试验，来全面评估模型的准确性和可靠性？书中是否会强调，在模型存在不确定性或误差的情况下，如何采取保守的设计策略，或者进行不确定性量化和传播分析，以降低潜在的风险？我希望这本书能够为高超声速飞行器的设计者和研究人员，提供一套系统性的指导，帮助他们更好地平衡技术创新与风险控制。
评分我以一个对科学传播和技术普及充满热情的角度，来评价《高超声速飞行器建模与模型验证》这本书。在我看来，高超声速飞行器是代表着未来科技发展方向的尖端领域，它的复杂性和前沿性，往往让普通大众望而却步。然而，如果能有一本书，能够以清晰易懂的方式，将这个领域的奥秘展现出来，那将非常有意义。《高超声速飞行器建模与模型验证》这个标题，虽然听起来有些专业，但我希望书中能够用通俗的语言，来解释“建模”是如何将复杂的物理现象转化为可计算的数学模型，以及“模型验证”是如何确保这些模型能够准确地反映现实世界。例如，书中是否会用形象的比喻来解释激波的形成，或者用生动的动画来展示飞行器在高速下的气动加热过程？我希望这本书能够成为一座桥梁，连接科学研究的前沿和广大读者的好奇心。同时，我也关心书中是否会提及，建模和验证在推动高超声速飞行器技术发展中所起到的关键作用，例如，如何通过精准的建模来缩短研发周期，降低试验成本，以及如何通过严格的验证来确保飞行器的安全性。这本书的出版，对我而言，不仅是知识的获取，更是对科学精神的一种传播，我希望它能够激发更多人对航空航天事业的兴趣和热情。
评分我以一个对未来科技发展持有审慎乐观态度的非专业人士的视角，来评价《高超声速飞行器建模与模型验证》这本书。作为一名关注国家战略性新兴产业的观察者，高超声速飞行器无疑是其中最引人注目的领域之一。这本书的标题《高超声速飞行器建模与模型验证》触及了我内心深处对于科技进步的关注点。在当下，信息技术、大数据、人工智能等前沿技术正在深刻地改变着传统产业的运作模式，我非常想知道，这些新技术是如何被应用到高超声速飞行器这样高度复杂和精密的工程领域的。在“建模”部分，我希望书中能详细阐述，如何利用大数据分析和机器学习算法，来构建更准确、更高效的高超声速飞行器模型。例如，是否可以通过对大量飞行数据的学习，来预测飞行器在未知飞行条件下的性能表现？而在“模型验证”方面，我期待书中能够探讨，如何利用人工智能技术，来辅助进行模型验证，例如通过自动化的数据分析和故障诊断，来快速识别模型中的潜在问题。同时，我也关心书中是否会涉及到，如何构建一个开放、共享的建模与验证平台，以促进相关领域的研究和合作。这本书的价值，在我看来，不仅仅在于它能够帮助我们理解高超声速飞行器的技术原理，更在于它能够为我们揭示，未来科技发展的方向和趋势，以及如何通过科技创新来驱动国家的发展。
评分刚拿到《高超声速飞行器建模与模型验证》这本书，迫不及待地翻阅起来。虽然我本身并非直接从事高超声速飞行器的研发，但作为一名对航空航天领域充满好奇和热情的工程师，我对这个前沿领域一直抱有浓厚的兴趣。这本书的标题就足够吸引人——“高超声速飞行器建模与模型验证”。在我的印象中，高超声速领域充满了挑战，空气动力学、热防护、推进系统等等，每一个环节都至关重要。尤其是在“建模”和“验证”这两个词上，我看到了这本书的核心价值。建模是理解和预测复杂系统行为的基础，而验证则是确保模型真实性和可靠性的关键。我非常期待书中能够深入浅出地讲解高超声速飞行器在不同飞行状态下的空气动力学特性如何被精确地捕捉和描述，例如激波附着、边界层转捩、高焓流效应等等，这些都是低速和超声速飞行器所不具备的独特物理现象。同时，对于模型验证的部分，我希望它能够阐述如何通过风洞试验、飞行试验等手段来验证理论模型和数值模拟的准确性，以及如何处理模型与实际之间的误差，并提出相应的修正和改进建议。这本书的厚度也让我对内容的充实程度充满信心，相信它能够为我提供一个全面、系统的认知框架，即使我不能亲身参与实际的设计，也能从更宏观的层面理解高超声速飞行器的发展脉络和关键技术瓶颈。我尤其关心书中是否会提及一些前沿的建模方法，比如基于机器学习或者人工智能的建模技术，以及如何将这些新技术应用于高超声速飞行器领域，以提高建模的效率和精度。总而言之，这本书在我心中已经占据了一个重要的位置，我迫切希望能够通过它，打开通往高超声速世界的大门。
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评分书质量不错，印刷清晰，应该是正版，价格略高，忘记给购买清单了，售后调态度不错，给个好评吧！
评分不错
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