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微分博弈論在導彈和自主系統制導中的應用
 作  者: (澳)法爾漢•A•法拉奇
 出版單位: 北京理工大學
 出版日期: 2018.12
 進貨日期: 2019/5/11
 ISBN: 9787568263931
 開  本: 16 開    
 定  價: 570
 售  價: 456
  會 員 價: 418
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編輯推薦:

本書系統總結了微分博弈理論及其在制導領域應用的*成果。作者法爾漢•A•法拉奇(Farhan A. Faruqi)教授,先後在英國、美國及澳大利亞的大學與工業部門從事導航制導與控制、目標跟蹤、智慧系統等研究工作多年,具有豐富的學術研究與工程實踐經驗。


內容簡介:

該書以控制為基本工具,系統闡述了微分博弈的基本理論,研究了基於微分博弈的先進制導律。全書內容完整,推導嚴謹,在闡述基本概念的同時,也抓住了制導問題的物理意義。其中涉及攔截彈、目標及防禦彈的三方博弈問題研究,以及將博弈、制導、人工智慧融合為一體的研究思路,值得學習與借鑒。
本譯著可供裝備技術論證、研製部門的高級工程技術人員參考,也可作為高等學校兵器、航空航太、控制等專業研究生的教學參考書。


作者簡介:

法爾漢•A•法拉奇(Farhan A. Faruqi),教授,澳大利亞國防科技組織智慧自治系統制導和控制研究組組長,南澳大利亞大學的兼職教授。他的主要研究方向包括自主系統導航、制導和控制、目標跟蹤和智慧自主系統。


圖書目錄:

第1章 微分博弈論在導彈和自主系統制導中的應用 1
術語表 1
縮寫表 2
1.1 引言 3
1.2 博弈論的概念與定義 5
1.3 博弈論問題範例 6
1.3.1 囚徒困境 6
1.3.2 井字遊戲 8
1.4 博弈理論概念推廣 10
1.4.1 離散時間博弈 11
1.4.2 連續時間微分博弈 12
1.5 微分博弈論在導彈制導中的應用 13
1.6 雙方及三方追逃博弈 14
1.7 本書章節概要 15
參考文獻 17

第2章 最優控制與微分博弈論 21
術語表 21
縮寫表 22
2.1 引言 22
2.2 函數的最優(最小或最大)微積分 24
2.2.1 最優狀態充要條件的存在性 24
2.2.2 利用拉格朗日乘數的等式約束穩態最優控制問題 25
2.2.3 具有二次型成本函數的線性系統穩態最優控制問題 28
2.3 動態最優控制問題 30
2.3.1 給定初始和終端條件的最佳控制 30
2.3.2 邊界(橫截性)條件 31
2.3.3 最優性的充分條件 36
2.3.4 具有固定初始條件和不定最終時間的連續最優控制 38
2.3.5 哈密頓函數的其他性質 43
2.3.6 不等式控制約束的連續最優控制——龐特裡亞金最小值
(最大值)原理 44
2.4 線性動態系統的最優控制 47
2.5 微分博弈論在最優控制中的應用 49
2.5.1 線性動態系統的兩方博弈制導理論 50
2.5.2 線性動態系統的三方博弈制導理論 54
2.6 多方交戰微分博弈論的拓展 60
2.7 總結與結論 61
參考文獻 62
附錄 64
第3章 應用於雙方導彈制導的微分博弈論 77
術語表 77
縮寫表 79
3.1 引言 79
3.2 交戰運動學模型的發展 83
3.2.1 n對m個飛行器之間的相對運動 84
3.2.2 向量矩陣表達 84
3.3 雙方博弈的最優攔截彈/目標制導 86
3.3.1 微分博弈性能指標的構建 86
3.3.2 加權矩陣S,Rp和Re 89
3.3.3 博弈理論制導問題的解 90
3.4 黎卡提微分方程的解 92
3.4.1 矩陣黎卡提微分方程的解 92
3.4.2 狀態回饋制導增益 93
3.4.3 向量黎卡提微分方程(VRDE)的解 94
3.4.4 向量黎卡提微分方程在特殊情況下的解析解 95
3.4.5 博弈論制導的機理 96
3.5 博弈論最優制導的擴展 97
3.6 比例導引與增強型比例導引制導的關係 99
3.7 結語 100
參考文獻 101
附錄 102
第4章 三方微分博弈論在導彈制導問題中的應用 121
術語表 121
縮寫表 122
4.1 引言 122
4.2 交戰運動學模型 124
4.3 三方微分博弈問題及其解 127
4.4 黎卡提微分方程求解 131
4.4.1 矩陣黎卡提微分方程(MRDE)求解 131
4.4.2 向量黎卡提微分方程(VRDE)求解 133
4.4.3 性能指標(PI)加權的進一步思考 136
4.4.4 博弈的終止條件和結果 137
4.5 探討與結論 137
參考文獻 138
附錄 139
第5章 導彈制導與控制系統的四自由度模擬模型 147
術語表 147
縮寫表 148
5.1 引言 148
5.2 交戰運動學模型的推導 149
5.2.1 多飛行器交戰的平移運動學 149
5.2.2 向量/矩陣表示 150
5.2.3 旋轉運動學:相對距離,距離變化率,視線角度和
視線角速率 151
5.3 飛行器導航模型 153
5.4 飛行器載體角度和航跡角度 156
5.5 飛行器自動駕駛儀動力學 158
5.6 空氣動力學分析 159
5.7 傳統制導律 160
5.7.1 比例導引制導 160
5.7.2 增強型比例導引(APN)制導 161
5.7.3 最優制導和博弈論制導 161
5.8 總的狀態空間模型 162
5.9 結論 162
參考文獻 163
附錄 164
第6章 三方微分博弈導彈制導模擬研究 175
術語表 175
縮寫表 176
6.1 引言 176
6.2 交戰運動學模型 177
6.3 博弈論問題與求解 180
6.4 模擬結果討論 183
6.4.1 博弈論制導演示模擬 183
6.4.2 包含干擾輸入的博弈論制導模擬 187
6.5 本章結論 189
6.6 有益的未來研究 190
參考文獻 190
附錄 192
專業術語中英文對照表 223


章節試讀:

這本《微分博弈論在導彈和自主系統制導中的應用》著作是作者多年來在英國、美國及澳大利亞等國的空間發展與防禦組織從事導彈制導控制系統研究的結晶,部分內容被用於美國與澳大利亞本科生與研究生教學。本書旨在引導航太工程領域與控制工程領域的專家學者對本領域新近發展的關注。目前已經有很多傑出的著作對經典的導彈制導理論進行過討論。在本書中,作者從已有的最優博弈理論出發,緊扣導彈制導這個主題。顯然,經典的制導方式與這種方法有著緊密的聯繫。實際上,本書第3章論證了經典制導方法在某種意義上是現代最優博弈控制方法的特例。這種方法給專家學者在系統分析與綜合權衡方面提供了更為廣闊的設計選擇——以便更為有效地處理當前與未來導彈或飛行器在戰鬥情景中,將持續出現不斷演化的挑戰。
正如第1章所述,博弈理論起源於經濟學、商業、政治學與社會科學領域,目前已發展成可被用來解決工程實踐研究與戰鬥任務系統中出現的複雜且具有挑戰性的難題。工程領域以外的讀者與實踐者也可發現本書的效用,尤其是嚴格闡述微分博弈理論基礎的第2章。這為對經濟學、商業以及其他領域感興趣的讀者提供了一個有效的知識背景。博弈論在解決實際問題、設計演算法以及多領域應用方面發展迅速,進化論和量子博弈理論、隨機博弈以及醫學診斷應用是這一趨勢的一些範例。本書在微分博弈論方面提供了正式且集成的表述,並為工程、數學及科學專業的本科生與研究生提供了核心背景知識。第6章給出了導彈制導的模擬常式,並提供了模擬程式(MATLAB的.m檔),以供讀者作為隨手練習和涵蓋本書內容的強化性學習之用。可通過訪問www.wiley.com/go/ faruqi/game網站來獲取相關內容。
本書聚焦於微分博弈論在導彈制導問題中的應用,與此同時,其他應用,包括自動控制與智慧型機器控制、無人機編隊策略、無人機或飛行器避障、監視與偵察、電子對抗與電子反對抗部署,也與此緊密相關,而且正在成為正式的研究科題。希望學生、教師、工廠或行政機關的實踐工程師以及其他領域對此感興趣的讀者,能夠領悟本書所兼有的趣味性與挑戰性。

 
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