捷联成像导引头隔离度寄生回路及其内部动力学影响研究

针对捷联成像导引头实际工程应用中的隔离度寄生回路问题,分析了隔离度寄生回路产生的原因,建立了可反映不同内部动力学结构的制导回路及其隔离度寄生回路模型。通过无量纲化法,研究了无量纲剩余制导时间、不同内部动力学和导引头延时对隔离度寄生回路稳定域的影响。利用无量纲伴随函数法,研究了隔离度及其不同内部动力学对比例导引制导系统的影响。研究表明,刻度尺系数误差引起隔离度寄生回路正反馈稳定域受制导剩余时间的影响,隔离度负反馈的稳定域受到制导系统内部动力学影响;相位滞后引起的隔离度寄生回路稳定性主要受导引头延时的影响。隔离度正反馈对比例导引制导系统影响大于负反馈,脱靶量随着隔离度水平的增大而加大。制导系统内部动力学结构影响制导系统精度。     

捷联导引头寄生回路分析及其品质测试研究

为研究隔离度寄生回路对捷联图像导引头的影响,建立了捷联导引头隔离度寄生回路模型。通过无量纲化后得到无量纲特征方程,利用劳斯判据研究了制导参数、陀螺和探测器的刻度尺偏差和动力学偏差对稳定域的影响,并分析寄生回路对制导动力学的影响,建立非线性仿真模型;利用蒙特卡洛法研究脱靶量随刻度尺偏差和动力学偏差的变化规律,建立了半实物开环仿真测试系统,对隔离度寄生回路品质进行了评价。研究结果表明：角速率陀螺与探测器之间的刻度尺误差和动力学不匹配是引起隔离寄生回路的主要因素,其差值的正负分别代表隔离度寄生回路反馈的正负特性;正反馈的稳定域要远小于负反馈的稳定域,并且脱靶量对制导系统偏差的敏感度更大;为了提高系统阻尼,提高导弹末制导精度,需采用五轴转台半实物仿真测试系统对隔离度寄生回路的阻尼特性进行测试标定,或者消除刻度尺误差,完成动力学匹配,进而消除寄生回路的影响,或者构造负反馈寄生回路以减弱其影响。     

导引头隔离度对制导系统影响研究

为分析隔离度对制导系统的影响,提出了隔离度引起的寄生耦合问题。首先建立了制导回路数学模型,讨论了寄生耦合的产生机理。接着,基于归一化方法和劳斯判据,提出了耦合回路的稳定性约束,研究了隔离度对制导回路稳定性的影响。最后选取典型参数,分析了寄生耦合效应的存在,改变了制导系统的响应特性。研究结果表明,为保证快响应寻的制导系统的性能最优,必须进行制导系统的匹配性设计。     

隔离度对滚仰式半捷联制导系统性能影响研究

结合实际工程研制经验,分析了滚仰式半捷联制导系统的工作原理,针对隔离度影响制导回路产生脱靶量的问题,在滚仰式半捷联制导系统模型中设计由隔离度产生的寄生回路,从而研究隔离度对制导指令的影响以及制导系统稳定性受到干扰力矩等因素的影响;当滚转框取不同角度时,以典型干扰作为系统误差输入,通过仿真计算分析了隔离度对基于比例导引律...     

导引头隔离度对末制导炮弹制导控制的影响

为了研究导引头隔离度对末制导炮弹控制系统稳定性的影响,给出了导引头无量纲隔离度的概念,建立了末制导炮弹的制导控制系统模型;在忽略所有环节动力学的末制导炮弹简化制导控制模型中,推导了由初始指向误差角引起的末制导炮弹位置误差解析解,并进行了无量纲化;定义了表征末制导炮弹制导精度的量,在考虑所有环节动力学的情况下,引入了末制导炮弹的实际参数,分析了导引头无量纲隔离度对末制导炮弹制导精度的影响.得到了末制导炮弹控制系统在导引头无量纲隔离度x和无量纲量B1所形成平面上的稳定域;当x和B1超出稳定域时,末制导炮弹控制系统就会失稳.     

考虑滚仰导引头寄生回路的旋转导弹驾驶仪稳定性设计

针对滚仰导引头寄生回路对旋转导弹动态稳定性影响的问题,建立滚仰导引头隔离度模型和旋转导弹的数学方程,推导分析导弹弹体旋转运动对控制系统的交叉耦合效应,研究自动驾驶仪增益系数与期望频率或阻尼的关系,解析出旋转导弹动态稳定性的充要条件。采用数学仿真方法分析不同条件下的旋转导弹动态稳定性,并得到旋转导弹稳定性与滚仰导引头隔离度的幅值、滚转率和自动驾驶仪设计等指标之间的定量关系。结果表明,旋转导弹自动驾驶仪设计频率的稳定区域与非旋转导弹相比明显变小,低旋转速度有利于减小滚仰导引头寄生回路对旋转导弹稳定性的影响。     

多约束制导律与导引头隔离度制导匹配性研究

针对导引头隔离度影响多约束制导系统稳定性与制导精度的问题,推导了一种多约束制导律（GLMC）,在此基础上构建了考虑导引头隔离度的多约束制导模型。研究了导引头隔离度和制导参数等对制导系统稳定性的影响规律,采用伴随函数法,分析了有无导引头隔离度影响情况下GLMC制导性能变化规律。结果表明,减小制导时间常数、增大隔离度幅值,以及剩余飞行时间的减小都会降低系统稳定性。GLMC能容忍的隔离度水平大约为1%,在实际工程应用中,要保证GLMC较为先进的制导性能,需严格控制导引头的隔离度水平,降低寄生回路对制导系统稳定性的影响。     

平台导引头隔离度特性研究

为了研究平台导引头在不同视线角速度提取方式下的隔离度特性,建立了基于惯性基准的典型平台导引头隔离度模型和隔离度寄生回路模型,分析了噪声对不同视线角速度提取的影响,推导出了干扰力矩下不同提取方式的隔离度传递函数,利用无量纲化方法和劳斯判据分析了隔离度寄生回路稳定性。研究表明:不同视线角速度提取点对不同噪声敏感度不同,制导系统参数、干扰力矩类型和视线角速度提取方式均会对隔离度寄生回路稳定性造成影响,在导引头不同主要干扰因素下选择合理的视线角速度提取方式有助于提高制导系统性能。     

导引头隔离度机理及其寄生回路频域影响分析

针对不同导引头隔离度机理、正负反馈性质和影响程度的不同,提出了基于末制导时间、制导权系数、系统阶数、攻角时间常数以及末制导时间常数的制导控制系统稳定性频域分析方法,直观地反映了不同的飞行阶段、导弹过载能力及控制系统快速性下不同因素产生的隔离度的幅相影响差别.分析结果表明,平台导引头弹簧力矩和全捷联正反馈较其他因素在需用制导频率附近存在更严重的制导回路失稳风险.     

导引头稳定平台控制回路设计分析

在稳定平台控制系统中分析了载体扰动产生的干扰力矩及对视线角引起的摆动,分析了选择不同的视线角速度输出点时对视线角速度、隔离度的影响及对控制系统传函的要求,为选择电机输出力矩、选择陀螺量程及控制系统传函的设计提供了理论依据.在分析的基础上构建了数字仿真试验系统,仿真表明视线角速度输出有较好的品质和较高的隔离度.     

基于扰动观测器的导引头隔离度抑制方法研究

干扰力矩引起的平台导引头隔离度不仅会影响导引头输出精度,还会增加导弹制导系统脱靶量。针对隔离度对导弹制导精度带来的严重问题,设计了基于扰动观测器（DOB）的隔离度在线抑制算法,并分别研究了导引头建模误差、探测器输出频率以及测量噪声对隔离度抑制效果的影响。研究结果表明：基于DOB的隔离度抑制算法能够有效实现对隔离度的在线抑制,但导引头建模误差、探测器输出频率以及测量噪声会一定程度降低隔离度的抑制效果。     

雷达导引头天线罩误差对制导精度影响研究

为分析天线罩误差对脱靶量的影响,首次通过伴随法及无量纲化方法建立了包含天线罩误差寄生回路的无量纲化制导回路,给出了不同噪声输入下的无量纲脱靶量表达式。经仿真给出了寄生回路的稳定域及噪声输入下天线罩误差变化时的无量纲脱靶量曲线,仿真结果表明:除噪声功率谱密度、弹目相对运动速度和制导系统自振频率会影响脱靶量外,较小制导系统阻尼对天线罩误差更敏感,负的天线罩误差比正的天线罩误差对稳定性影响更大。     

速率稳定滚仰式导引头跟踪回路自抗扰控制器设计与仿真

构建了一种速率稳定滚仰式导引头的双通道数学模型。对稳定回路采用速率陀螺反馈控制;对位置跟踪回路分别采用PID控制与自抗扰控制理论设计了控制器。通过仿真计算研究了控制器的动态性能、跟踪精度以及对外界干扰的鲁棒性。仿真结果表明:滚转通道对方波输入具有超调,而俯仰通道没有超调;自抗扰控制相比PI控制具有无超调、更快的上升时间和抗外界干扰能力;自抗扰控制器隔离度大约为PI控制器的1/30。研究结果为常规小口径火箭弹的制导化改造提供了一种可用的技术方案。     

磁悬浮控制力矩陀螺转子系统径向自抗扰解耦控制和扰动抑制

为了克服外部扰动影响磁悬浮转子悬浮稳定度和磁悬浮控制力矩陀螺输出力矩精度的问题,提出一种基于自抗扰控制器的磁悬浮转子扰动抑制方法.根据牛顿第二定律和陀螺技术方程建立磁轴承坐标系下磁悬浮转子系统的动力学方程,基于自抗扰解耦控制原理得到径向四通道解耦模型,设计各通道自抗扰控制器,从而实现转子系统径向四通道解耦和扰动抑制.与分散 PID加交叉反馈控制方法进行仿真对比,结果表明:自抗扰控制器具有良好的扰动抑制功能,能提高转子的稳定精度和控制力矩陀螺的输出力矩精度;因此,此方法不仅改善了解耦控制精度,而且提高了系统对外部扰动和参数变化的鲁棒性,可应用于磁悬浮控制力矩陀螺的高精度强鲁棒控制.     

导引头稳定平台隔离度模型研究

讨论了两种导引头稳定平台隔离度数学模型，通过对比两种模型建模物理意义差异，用实例进行验证，判断出合理的隔离度数学模型，并得出结论，干扰力矩是影响稳定平台隔离度的主要因素。     

惯性稳定平台的扰动观测器/不完全微分PID复合控制

为提高惯性稳定平台控制系统的稳态性能,提出了一种扰动观测器与不完全微分PID相结合的复合控制算法。利用扰动观测器将控制系统中存在的外部扰动观测出来并补偿到原系统中,在增强系统扰动抑制能力、提高鲁棒性的同时,提高系统稳定精度。仿真结果表明:扰动观测器/不完全微分PID复合控制算法可显著改善惯性稳定平台的稳态性能,对比于常规PID校正方法,复合控制方法不仅提高了系统的响应速度,而且显著提高系统的扰动抑制能力,提高稳定精度。