全捷联图像导引头隔离度辨识及其抑制技术应用

针对全捷联图像导引头中传感器刻度尺误差与动力学偏差引起的隔离度问题,阐述了隔离度寄生回路产生的机理,并提出在线辨识探测器及角速率陀螺刻度尺系数与补偿导引头动力学延迟的隔离度抑制方案。建立导引头数字平台的等效模型,基于无迹卡尔曼滤波算法（UKF）,对传感器刻度尺系数以及真实弹目视线角速率进行辨识;运用匹配滤波器补偿导引头探测器动力学滞后。最后进行数学仿真,从稳定弹体飞行姿态与提升制导精度两个方面,对各方案的可行性进行了论证。结果表明:UKF滤波算法与匹配滤波器可以有效地对隔离度进行抑制并提升制导系统性能。     

半捷联导引头隔离度影响与STUKF在线补偿

传感器的刻度尺系数不匹配与机械结构运转造成的干扰力矩为引发半捷联导引头隔离度产生的主要原因。针对上述问题,首先将不同因素所引发隔离度对导弹控制系统稳定性与制导精度的影响进行了比对。然后,建立了考虑隔离度寄生回路影响的非线性滤波模型,采用强跟踪无迹卡尔曼滤波（STUKF）算法,对传感器刻度尺误差、稳定平台干扰力矩与弹目视线角速度进行同时估计,以达到在线辨识与补偿导引头隔离度的目的。最后,对在线补偿方案进行了数字仿真验证。实验结果表明:所提方法能有效改善系统的制导性能,提升导弹的制导精度,并具有较好的抗干扰性与鲁棒性。以上理论分析可为半捷联导引头隔离度的综合评估以及在线补偿方面的工程应用提供指导。     

基于扩展卡尔曼滤波器的捷联导引头刻度尺参数辨识

基于扩展卡尔曼滤波器,提出一种捷联导引头刻度尺参数辨识方法。首先,简化了在比例导引制导律作用下捷联导引头系统的非线性模型。之后,根据该非线性模型,推导扩展卡尔曼滤波方程组,并在参数估计处利用泰勒展式将其线性化。最后,在以上条件下对制导系统的稳定性进行理论分析与研究。通过数学仿真对该刻度尺参数辨识方法加以验证,仿真结果表明:应用该方法,可以快速、准确的估计捷联导引头刻度尺参数,并且有效提高了在稳定性方面制导系统对导引头刻度尺系数误差的容忍度,使系统更具鲁棒性。     

基于STUKF的激光平台导引头干扰力矩在线补偿方法研究

隔离度会降低导引头输出信息的精度,增加导弹的脱靶量。针对激光平台导引头的隔离度问题,首先建立了考虑隔离度寄生回路的制导系统模型,经分析确定干扰力矩为引发隔离度的主要原因,并提出采用滤波算法对其进行估计补偿的方案。之后依据平台导引头的基本结构与干扰力矩的产生机理建立了用于在线辨识隔离度的非线性滤波模型,采用强跟踪无迹卡尔曼滤波算法（STUKF）补偿建模误差,解决了干扰力矩难以精确建模的问题,以对其进行在线辨识与前馈补偿。最后对所提方法进行了数学仿真与半实物仿真实验论证,实验结果表明:所提方法可增强导引头光轴对弹目视线角速度的跟踪能力,改善导引头输出制导信息的品质,并有效地抑制隔离度,达到提升系统制导精度的目的。     

全捷联对地攻击制导武器导引头隔离度对制导系统性能的影响

针对全捷联图像导引头隔离度问题,分别推导了由探测器和角速率陀螺之间的刻度尺系数误差及动力学偏差引起的隔离度传递函数;采用系数冻结法及劳斯判据分析了含有隔离度寄生回路的制导系统稳定区域,给出了不同无量纲末导时间下制导系统稳定时刻度尺误差和动力学偏差的取值范围;利用伴随函数法研究了隔离度对制导精度的影响。以上研究结果可以为全捷联制导武器制导控制系统参数设计提供参考,对于隔离度正反馈的情况应予以更多关注。     

半捷联导引头混合自抗扰控制系统设计

为了使半捷联导引头在干扰力矩和刻度尺误差引起的耦合干扰及其他不确定干扰下仍具有很强的鲁棒性,提出了伺服系统混合自抗扰控制（Active Disturbance Rejection Control,ADRC）方案。首先,建立了导引头半捷联稳定平台数学模型;其次,设计了半捷联导引头稳定平台混合自抗扰控制系统,通过对自抗扰稳定回路频带特性进行研究,分析了控制器参数对控制性能的影响,给出了控制参数设计原则;最后,对混合自抗扰控制方案进行了数字仿真验证。仿真结果表明:相比于传统控制器,混合自抗扰控制器能获得更好的控制精度,能有效克服干扰力矩和刻度尺误差对导引头的影响,在典型弹体频率2 Hz处隔离度幅值比传统控制器最多能降低约67.9%。研究成结果可为半捷联导引头稳定控制系统的设计提供指导。     

全捷联成像导引头隔离度与寄生回路稳定性研究

针对全捷联成像导引头视线角速度提取中隔离度及其带来的寄生回路稳定性问题,首先建立了考虑惯性测量装置和捷联探测器动力学的视线角速度提取模型并进行了简化。选取传感器动力学、信号处理延时、刻度尺为主要误差源,对由其造成的视线角速度隔离度幅值及相角变化规律进行了分析。进一步通过构建相应对应全捷联导引头隔离度寄生回路模型,计算了寄生回路稳定域并给出允许误差边界。分析结论表明,视线角速度提取过程中存在的以上误差将带来远较平台导引头大的隔离度问题,并导致寄生回路失稳,因此需在信号处理过程中进行修正。     

光学成像导引头半捷联稳定

对半捷联式成像导引头在空地导弹中的应用特性进行了研究,对比了半捷联式导引头与陀螺稳定平台式导引头.在此基础上分析了稳定误差的来源,并确定了主要误差源.对于可抑制的误差源提出匹配滤波的抑制方法,并建立模型进行仿真分析.以非捷联稳定平台为基础,加入基座陀螺进行扰动仿真,应用匹配滤波的方法对实验数据进行合成对比,结果表明:匹...     

基于自适应卡尔曼滤波的捷联去耦算法

针对捷联相控阵雷达导引头中弹体姿态干扰弹目视线角速率提取的问题,提出了基于自适应卡尔曼滤波去耦算法,引入合适的遗忘因子优化了滤波的性能,建立了噪声特性递推和预测的数学模型,联立滤波方程和噪声估计方程解决了弹目视线角速率去耦的问题,在误差的允许的范围内提取了弹目视线角速率。最后通过仿真实验表明所提算法在捷联去耦上的有效性以及相对于标准卡尔曼滤波去耦的优良性,提高了提取弹目视线角速率的精度,优化了导弹制导性能,具有较高的工程运用价值。      

位标器干扰力矩的分析与自适应补偿

干扰力矩做为影响导引头隔离度的重要参数,对制导系统产生了重要影响,在快响应制导系统设计中,要求尽可能降低干扰力矩的影响。针对干扰力矩的非线性、非定常特性,位标器稳定平台建模误差以及制导回路约束,提出干扰力矩自适应补偿控制方法。设计思路为:由制导精度分析,得到隔离度的频带约束;通过状态滤波及制导指令中引入非破坏性抖动信号,估计干扰力矩的主导项:滚动摩擦力矩;然后,运用带通滤波、状态反馈方法补偿非期望的干扰力矩。仿真结果表明:在参数摄动条件下,滚动摩擦力矩系数估值精度、快速性满足要求;提出的自适应补偿设计方法更贴近工程实际,能够用于解决寄生耦合影响严重的问题。     

导引头隔离度对最优落角制导律制导性能影响研究

针对工程应用中最优落角制导律性能受导引头隔离度影响的问题,基于最优落角制导律（GLTIA）和拓展最优落角制导律（EGLIA）,建立了包含捷联导引头隔离度寄生回路的最优落角制导律系统,研究了捷联导引头隔离度对制导系统稳定性的影响,利用伴随函数法,通过仿真对比分析了捷联导引头隔离度对GLTIA和EGLIA制导精度的影响。仿真结果表明:相比正反馈情况,当捷联导引头隔离度寄生回路为负反馈时,最优落角制导律具有较高的稳定域,系统稳定性会随着隔离度幅值的增大而减小。相比于GLTIA,EGLIA的制导性能更优,但导引头隔离度对其制导性能的影响也更为严重,在实际工程应用中,要保证最优落角制导律有较高的制导性能,EGLIA和GLTIA需将导引头隔离度水平分别控制在2.5%和3.5%以下,以降低寄生回路对制导系统稳定性的影响。     

基于寄生回路的导引头传递函数及测试方法

为了反应真实导引头在隔离度作用下的输出特性,提出了一种基于隔离度寄生回路的导引头传递函数概念及测试方法。通过建立导引头隔离度模型,推导了不同干扰力矩作用下的隔离度传递函数,对隔离度寄生回路稳定域进行分析,并得到了寄生回路失稳频率变化规律。建立了包含寄生回路的真实导引头传递函数模型,对真实导引头传递函数的频域特性和时域特性进行了仿真分析。最后,提出了基于寄生回路的导引头传递函数半实物仿真测试方法,通过测试从而得到真实导引头模型,提高导引头系统建模的准确性。     

摩擦自适应补偿在导引头稳定平台控制系统中的应用

为提高两轴双框架导引头稳定平台的隔离度,设计了导引头控制系统。在惯性空间基础上,建立了导引头的隔离度模型,分析了影响系统隔离度的主要因素。根据对系统摩擦性质的分析,建立了系统的摩擦模型,并确定了摩擦补偿算法。采用极点配置和超前滞后的方法设计了控制器,并通过仿真和实验的方法验证了摩擦自适应补偿算法的可行性。俯仰单通道仿真结果表明,摩擦自适应补偿算法能准确估计出模型参数,且在弹体扰动幅值为1,频率为2 Hz时,系统在摩擦自适应补偿后,俯仰框隔离度提高了97.14%。实验结果显示,在弹体扰动幅值为1,频率为2 Hz时,导引头俯仰框和偏航框的隔离度分别为1.58%和1.81%;在弹体扰动幅值为3,频率为3 Hz时,导引头俯仰框和偏航框的隔离度分别为2.84%和2.15%。     

激光导引头跟踪回路的设计与半实物仿真

首先,为实现激光半主动导引头光轴的快速跟踪目标,根据光轴与弹目视线的误差角大小,将光轴进动速率分为线性区、过渡区和非线性区.为解决角速率的不连续性问题,采用Hermite方法设计了有约束条件下的导引头跟踪回路的进动方案.其次,介绍了激光制导武器的半实物仿真平台,建立了室内环境下的几何数学模型.最后,将未解锁的导引头搭载于五轴转台,以五轴转台的两自由度模拟导引头光轴的进动,其余三自由度模拟弹体姿态运动,通过在远、近边界初始条件下,通过弹道的半实物仿真试验,可以验证,导引头跟踪回路的设计方案在末制导段飞行过程中安全可靠,可以实现精确命中目标.     

半捷联导引头光轴稳定性

为研究半捷联导引头光轴稳定性,对影响半捷联导引头光轴稳定的因素进行了分析。通过对半捷联稳定原理和传统速率陀螺稳定原理的分析和比较,揭示了半捷联稳定的实质。根据半捷联稳定方式下平台框架的惯性空间角速度表达式,分析了影响半捷联稳定的主要因素。针对影响半捷联稳定的弹体扰动和扰动力矩,采用了匹配滤波和扰动观测器的方法提高系统稳定精度。数值仿真结果表明,匹配滤波的方法有效地减小了弹体扰动对系统稳定的影响,平台对弹体扰动的解耦精度在1 Hz时提高了38 dB;扰动观测器有效抑制了扰动力矩对系统稳定的影响;采用高精度、低噪声的传感器是减小测速噪声对系统稳定影响的关键。综合仿真结果显示,在对3个主要因素补偿后,系统的稳定误差减小了近94%。