ناشر: اندیشگاه فناوریهای نوین - مولف: فرهاد خالوزاده، حسن سالاریه، حجتالله آگهی - نوبت چاپ: اول - سال چاپ: 1396 - 395 صفحه - قطع وزیری - سیاه و سفید - شابک: 3-35-8290-600-978
فصل اول: تاريخچه و مفاهيم اوليه كنترل، هدايت و ناوبری........................................ 23
1ـ1. مقدمه .................................................................................................... 23
1ـ2. تاريخچه ................................................................................................ 24
1ـ3. طبقهبندی موشکهای زمین به زمین............................................................. 26
1ـ3ـ1. برد..................................................................................................... 27
1ـ3ـ2. اجزای اصلی موشک.............................................................................. 28
1ـ4. هدايت، كنترل و ناوبری.............................................................................. 36
1ـ4ـ1. مفهوم هدايت...................................................................................... 36
1ـ4ـ2. مفهوم كنترل.......................................................................................... 7
1ـ4ـ3. مفهوم ناوبري...................................................................................... 38
1ـ4ـ4. سيستم هدايت...................................................................................... 39
1ـ5. سيستمهاي كنترلي مدار باز و حلقه بسته........................................................ 44
1ـ6. مراحل پروازی موشک................................................................................ 45
1ـ6ـ1. فاز پرتاب............................................................................................ 46
1ـ6ـ2. فاز مياني............................................................................................. 46
1ـ6ـ3. فاز نهايي............................................................................................ 47
1ـ7. خط سير هدايت........................................................................................ 48
1ـ7ـ1. مسير پرواز ايده آل................................................................................ 48
1ـ7ـ2. خط سير مستقيم................................................................................... 49
1ـ7ـ3. خط سير بالستيك.................................................................................. 49
1ـ7ـ4. خط سير كروز....................................................................................... 52
1ـ7ـ5. خط سير در خط ديد............................................................................... 53
1ـ7ـ6. خط سير تناسبي.................................................................................... 53
1ـ8. علامت اختصاری مورد استفاده در حوزه ناوبری............................................... 55
منابع و مراجع فصل 1........................................................................................ 63
فصل دوم: سيستم كنترل........................................................................................................... 65
2ـ1. مقدمه..................................................................................................... 65
2ـ2. اجزای اصلی سیستم کنترل.......................................................................... 66
2ـ3. کنترل آیرودینامیکی................................................................................... 67
2ـ3ـ1. کنترل دم............................................................................................. 70
2ـ3ـ2. کنترل کانارد......................................................................................... 71
2ـ3ـ3. کنترل بال............................................................................................ 72
2ـ4. مانورهای آیرودینامیکی.............................................................................. 72
2ـ4ـ1. گردش با لغزش (STT)........................................................................... 73
2ـ4ـ2. گردش با غلتش (BTT).......................................................................... 74
2ـ4ـ3. غلتش مداوم (RA)................................................................................ 76
2ـ5. کنترل بردار پیشرانه(TVC).......................................................................... 78
2ـ5ـ1. روش های منحرف کردن بردار پیشرانه ..................................................... 80
2ـ6. اصول تئوری کنترل و روش های کنترلی......................................................... 82
2ـ6ـ1.انواع سیستم های کنترل از نظر ساختار....................................................... 83
2ـ6ـ2. تقسیم بندی سیستم های کنترلی از نظر ورودی-خروجی............................... 85
2ـ7. سيستم اتوپايلوت.................................................................................... 101
2ـ7ـ1. طراحی سيستم اتوپايلوت..................................................................... 102
2ـ7ـ2. اجزاء حلقه هاي كنترلي......................................................................... 103
2ـ8. الگوريتمهاي فيلترينگ و تخمين وضعيت..................................................... 106
2ـ8ـ1. اصطلاحات رايج در فيلترها.................................................................... 106
2ـ8ـ2. فيلترهاي خطي................................................................................... 107
2ـ8ـ3. فيلتر باترورث..................................................................................... 108
2ـ8ـ4. فيلتر چبيشف...................................................................................... 109
2ـ8ـ5. فيلتر بيضوي...................................................................................... 110
2ـ8ـ6. فيلتر بسل.......................................................................................... 111
2ـ8ـ7. فيلترگاوسي........................................................................................ 111
2ـ8ـ8. فيلترهاي آنالوگ و ديجيتال.................................................................... 111
2ـ9. مدل موشک........................................................................................... 120
2ـ9ـ1. ساختار سیستم کنترل........................................................................... 121
2ـ9ـ2. طراحی اجزاء حلقه کنترل...................................................................... 122
2ـ9ـ3. ملاحظات تحقق عملی کنترل کننده......................................................... 123
منابع و مراجع فصل 2...................................................................................... 124
فصل سوم: آشنايي با سيستمهاي هدايتی......................................................................... 125
3ـ1. مقدمه................................................................................................... 125
3ـ2. اجزای اصلی سیستم هدايت و اجزای آن...................................................... 126
3ـ2ـ1. قانون هدايت (الگوريتم)....................................................................... 128
3ـ3. انواع سیستمهای هدایت........................................................................... 129
3ـ3ـ1. هدایت پیشتنظیم............................................................................... 131
3ـ3ـ2. روش هدایتی دلتا................................................................................ 132
3ـ3ـ3. هدایت Q........................................................................................... 134
3ـ3ـ4. هدایت Pitch Program.......................................................................... 138
3ـ3ـ5. هدایت هدفبین................................................................................. 140
3ـ3ـ6. هدایت دو نقطه ای.............................................................................. 141
3ـ3ـ7. هدایت سه نقطه ای............................................................................. 146
3ـ3ـ8. سيستم هدايت اينرسي (Inertial NavigationSystem)................................. 152
3ـ3ـ9. سيستم هدايت آشيانه ياب (Homing Guidance)........................................ 154
3ـ3ـ10. هدايت برنامه ريزي شده (با تنظيم اوليه) Preset Guidance))...................... 157
3ـ3ـ11. هدايت تناسبی................................................................................. 159
منابع و مراجع فصل 3...................................................................................... 163
فصل چهارم: سيستم ناوبري.................................................................................................. 165
4ـ1. مقدمه................................................................................................... 165
4ـ2. ناوبری.................................................................................................. 166
4ـ2ـ1. ناوبری اینرسی................................................................................... 166
4ـ2ـ2. ناوبری رادیویی.................................................................................. 175
4ـ2ـ3. ناوبری تصویری................................................................................. 176
4ـ2ـ4. سيستم ناوبری تطبیق با عوارض زمینی (TERCOM )................................. 177
4ـ2ـ5. سيستم ناوبري اينرسي مبتني بر عوارض زمين......................................... 182
4ـ2ـ6. ناوبری سماوی................................................................................... 184
4ـ2ـ7. ناوبری مغناطیسی............................................................................... 186
4ـ2ـ8. سيستم هدايت G.P.S (GlobalSatellite Positioning System)......................... 187
4ـ2ـ9. مقايسه سیستمهای ناوبری................................................................... 192
4ـ2ـ10. سیستمهای ناوبری ترکیبي................................................................. 192
4ـ2ـ11. ترکیب سیستمهای ناوبری اينرسي و راديويي......................................... 193
4ـ3. میدان جاذبه زمین................................................................................... 193
4ـ4. ناوبری در دستگاه زمینی........................................................................... 195
4ـ5. ناوبری در دستگاه جغرافیایی..................................................................... 198
منابع و مراجع فصل 4...................................................................................... 202
فصل پنجم: اندازهگيري اينرسي........................................................................................... 203
5ـ1. مقدمه................................................................................................... 203
5ـ2. جايروسكوپ.......................................................................................... 204
5ـ2ـ1. تعريف جايروسكوپ............................................................................ 205
5ـ2ـ2. خواص جايروسكوپي........................................................................... 207
5ـ2ـ3. ساختمان جايروسكوپ......................................................................... 209
5ـ2ـ4. تقسيم بندي جايروسكوپ..................................................................... 214
5ـ3. شتاب سنج خطي.................................................................................... 225
5ـ4. خطاي حسكنندهها.................................................................................. 228
5ـ4ـ1. خطای اثر چرخش زمين....................................................................... 228
5ـ4ـ2. خطاهای شتاب سنج............................................................................. 231
منابع و مراجع فصل 5...................................................................................... 232
فصل ششم: سطوح کنترلی و سرو مكانيزم..................................................................... 233
6ـ1. مقدمه................................................................................................... 233
6ـ2. سطوح كنترلي........................................................................................ 234
6ـ2ـ1. سکانهای عمودی و افقی موشک........................................................... 235
6ـ2ـ2. بدنه و سطوح کنترلی........................................................................... 236
6ـ3. انواع سيستم سرومكانيزم......................................................................... 250
6ـ3ـ1. سرومكانيزم هيدروليكي....................................................................... 250
منابع و مراجع فصل 6...................................................................................... 256
فصل هفتم: سینماتیک و دینامیک موشک........................................................................... 257
7ـ1. مقدمه................................................................................................... 257
7ـ2. نمادگذاري............................................................................................. 257
7ـ2ـ1. نمایش كميتهاي اسكالر...................................................................... 258
7ـ2ـ2. نمایش كميتهاي برداري..................................................................... 258
7ـ2ـ3. ماتريسها......................................................................................... 258
7ـ2ـ4. دستگاههاي مختصات........................................................................... 259
7ـ3. تعاریف اولیه در سينماتيک (حرکت اجسام)................................................... 259
7ـ3ـ1. سکون و حرکت.................................................................................. 260
7ـ3ـ2. مسير................................................................................................ 261
7ـ3ـ3. تغيير مکان (جابهجايي)........................................................................ 261
7ـ3ـ4. مسافت و جابجايي.............................................................................. 262
7ـ3ـ5. اندازه حرکت خطي.............................................................................. 263
7ـ3ـ6. گشتاور.............................................................................................. 266
7ـ4. معادلات سينماتيک (حرکت اجسام)............................................................ 267
7ـ4ـ1. معادله سينماتيک (حرکت اجسام) در يک بعد........................................... 267
7ـ4ـ2. معادله سينماتيک موشک در دو بعد......................................................... 268
7ـ4ـ3. معادلات سرعت و شتاب متوسط............................................................ 268
7ـ4ـ4. معادلات سرعت و شتاب متوسط در حرکت دايرهاي.................................... 270
7ـ4ـ5. حرکت دايرهاي يکنواخت...................................................................... 271
7ـ4ـ6. ديناميک حرکت دايرهاي يکنواخت.......................................................... 273
7ـ4ـ7. سينماتيک ذره در دستگاه دکارتي........................................................... 273
7ـ4ـ8. سينماتيک ذره در دستگاه قطبي............................................................. 274
7ـ5. سينتيک موشک...................................................................................... 275
7ـ5ـ1. قوانين حرکت نيوتون........................................................................... 276
7ـ6. اثر یا نیروی کوریولیس............................................................................ 279
7ـ6ـ1. عوامل موثر بر نیروی کوریولیس............................................................ 279
7ـ6ـ2. دلایل ایجاد کریولیس.......................................................................... 282
7ـ6ـ3. اثر کوریولیس بر روی موشکهای بالستیک............................................. 283
7ـ6ـ4. واحد نیروی کریولیس.......................................................................... 283
7ـ6ـ5. اثر ائوتووس...................................................................................... 284
7ـ7. نیروها و گشتاورهای آیرودینامیکی.............................................................. 284
7ـ7ـ1. توزیع تنش برشی (τ) بر روی سطح موشک............................................ 284
7ـ7ـ2. توزیع فشار (P) بر روی سطح موشک..................................................... 285
7ـ7ـ3. مرکز فشار......................................................................................... 285
7ـ7ـ4. مرکز آیرودینامیکی.............................................................................. 286
7ـ7ـ5. مرکز گرانش...................................................................................... 286
7ـ7ـ6. عدد ماخ............................................................................................ 287
7ـ7ـ7. فشار دینامیکی................................................................................... 287
7ـ7ـ8. سرعت جریان آزاد.............................................................................. 287
7ـ7ـ9. مولفههای نیروی آیرودینامیکی............................................................... 287
7ـ7ـ10. گشتاورهای آیرودینامیکی................................................................... 289
7ـ7ـ11. ضرایب آیرودینامیکی........................................................................ 290
7ـ8. اتمسفر (جوّي) كرة زمين.......................................................................... 292
7ـ8ـ1. ماهیت فیزیکی جو............................................................................... 292
7ـ8ـ2. لایههاي اتمسفر................................................................................. 293
7ـ8ـ3. ساختار جوّ زمين................................................................................. 295
7ـ8ـ4. برخي ويژگيهاي مهم جوّ زمين............................................................. 300
منابع و مراجع فصل 7...................................................................................... 301
فصل هشتم: ديناميک دوران و عملگر انتقال..................................................................... 303
8ـ1. مقدمه................................................................................................... 303
8ـ2. مباني ديناميک دوران............................................................................... 303
8ـ2ـ1. توصيف مکان، جهتگيري و چارچوب...................................................... 304
8ـ2ـ2. عملگر دوران / تبدیل مختصات.............................................................. 310
8ـ3. ماتريس دوران چارچوب/ دستگاه مختصات.................................................. 312
8ـ3ـ1. خصوصيات ماتريس دوران................................................................... 317
8ـ3ـ2. معکوس يک ماتريس دوران................................................................. 318
8ـ4. توصيف چارچوبهاي دوران يافته............................................................... 318
8ـ4ـ1. توصيف انتقال و دوران چارچوبها در حالت کلي........................................ 320
8ـ5. دوران حول يک محور مختصات (بردار)....................................................... 321
8ـ5ـ1. برخي از خواص عملگر دوران حول يک محور مختصات (بردار).................... 322
8ـ6. ماتريس دوران حول يکي از محورهاي مختصات........................................... 323
8ـ7. ماتريس دوران حول يکي از محورهاي دستگاه مختصات ثابت......................... 324
8ـ8. ماتريس دوران متوالي حول محورهاي يک دستگاه مختصات ثابت.................... 327
8ـ9. دوران با استفاده از زواياي اويلر................................................................. 330
8ـ10. دوران با استفاده از کواترنینها................................................................ 335
8ـ11. روابط ميان دوران ثابت با دوران اويلر....................................................... 338
8ـ12. جمعبندي خلاصه روشهاي بيان عددي دوران............................................ 338
منابع و مراجع فصل 8...................................................................................... 339
فصل نهم: تبديل دستگاههاي مختصات............................................................................... 341
9ـ1. مقدمه................................................................................................... 341
9ـ2. مبانی تبدیل دستگاههای مختصات............................................................. 341
9ـ2ـ1. بردار................................................................................................ 341
9ـ2ـ2. ماتریس دوران................................................................................... 344
9ـ3. معرفي دستگاههاي مختصات..................................................................... 347
9ـ3ـ1. دستگاه مختصات اينرسي (دستگاه i)....................................................... 347
9ـ3ـ2. دستگاه مختصات زمين (دستگاه e)......................................................... 348
9ـ3ـ3. دستگاه مختصات جغرافیایی.................................................................. 349
9ـ3ـ4. دستگاه مختصات بدنه (دستگاه b).......................................................... 350
9ـ3ـ5. دستگاه مختصات پرتاب (دستگاه l)......................................................... 351
9ـ3ـ6. دستگاه مختصات مرجع بدنه (دستگاه b')................................................ 351
9ـ3ـ7. دستگاه مختصات پرتاب شمال (دستگاه l')............................................... 352
9ـ3ـ8. دستگاه مختصات رهگيري (دستگاه n)..................................................... 352
9ـ3ـ9. دستگاه زاويه واندر (دستگاه w)............................................................. 353
9ـ3ـ10. بردار دوران..................................................................................... 353
9ـ4. دوران بين دستگاههاي مختصات معرفي شده................................................ 355
9ـ4ـ1. تبديل دستگاه مختصات ناوبري به دستگاه مختصات زمين........................... 355
9ـ4ـ2. تبديل دستگاه مختصات اينرشيال به دستگاه مختصات زمين........................ 356
9ـ4ـ3. تبديل دستگاه مختصات رهگيري به دستگاه مختصات اينرشيال.................... 358
9ـ4ـ4. تبديل دستگاه مختصات بدنه به دستگاه مختصات رهگيري.......................... 358
9ـ4ـ5. تبديل دستگاه مختصات زمين به دستگاه مختصات پرتاب............................ 359
9ـ5. استخراج معادلات ديناميكي ناوبري در دستگاههای مختلف دوران...................... 360
9ـ5ـ1. استخراج معادلات ديناميکی ناوبری در دستگاه مختصات اينرسيال................ 360
9ـ5ـ2. استخراج معادلات ديناميکی ناوبری در دستگاه مختصات زمين..................... 361
9ـ5ـ3. استخراج معادلات ديناميکی ناوبری در دستگاه مختصات پرتاب.................... 364
9ـ5ـ4. استخراج معادلات ديناميکی ناوبری در دستگاه رهگيری.............................. 365
منابع و مراجع فصل 9...................................................................................... 368
فصل دهم: مدلسازي سينماتيک............................................................................................ 369
10ـ1. مقدمه................................................................................................ 369
10ـ2. مدلسازي سيستمهاي مکانيکي............................................................... 370
10ـ3. مفاهیم کاربردی عملگر مشتق در مدلسازي سيستمهاي مکانيکي................... 371
10ـ3ـ1. مدل سازی حرکت نسبي دو چارچوب / محور مختصات را نسبت به يکديگر. 372
10ـ4. سينماتيک خطي................................................................................... 373
10ـ4ـ1. نکات پارامترهاي حرکتي..................................................................... 373
10ـ4ـ2. روند استخراج معادلات سينماتيک خطي................................................ 374
10ـ5. بيان وضعيت........................................................................................ 378
10ـ5ـ1. بيان وضعيت به روش ماتريس دوران................................................... 378
10ـ5ـ2. بيان وضعيت به روش زواياي اويلر....................................................... 379
10ـ5ـ3. محاسبه ماتريس دوران از روي زواياي اويلر.......................................... 379
10ـ5ـ4. محاسبه زواياي اويلر از روي ماتريس دوران.......................................... 381
10ـ5ـ5. ارتباط ماتريس دوران و زواياي اويلر خيلي کوچک.................................. 381
10ـ5ـ6. تعبير هندسي زواياي اويلر.................................................................. 381
10ـ5ـ7. چند نکته درباره دوران اويلر................................................................ 382
10ـ5ـ8. زواياي اويلر توصيف کننده يک بردار.................................................... 382
10ـ6. بيان وضعيت به روش كواترنيون (پارامترهاي اويلر)..................................... 383
10ـ6ـ1. وارون كواترنيون............................................................................... 383
10ـ6ـ2. اندازه کواترنيون (پارامترهاي اويلر)...................................................... 383
10ـ7. سينماتيک دوراني................................................................................. 384
10ـ7ـ1. روابط ديفرانسيلي در سينماتيک دوراني................................................. 384
10ـ7ـ2. ديناميك دوران................................................................................. 385
10ـ7ـ3. ديناميك ماتريس كسينوسها............................................................. 385
10ـ7ـ4. ديناميك زواياي اويلر......................................................................... 386
10ـ7ـ5. ديناميك كواترنيون........................................................................... 386
منابع و مراجع فصل 10.................................................................................... 387
دیدگاه خود را بنویسید