导引头稳定平台线性隔离度及其提高方法

由图 ６得 到传递 函数 ：
按式 （ ） ７ 转换 图 ４形成 图 ５ 得 到传 递 函数 ，
， 番一 一
（ ０） １
Ｅ
一再
丽
（ ２） １
但 基 于几何 关 系 的隔离度 模 型无 明确 的物理 含 义 ， 法解 释 不 加 电 或 电机 引 线 短 路状 态 下 角 无 速 度 作 用于 电机基 座 时 电机 转子 的运 动方式 。
或
电机基
ｘ ｌｏ 一 ｏ ％
× ｌｏ ｏ％
（） １
图 ２
直 流 力 矩 电 机 驱 动 一 维 平 台
再 设 施 加 于 直 流 力 矩 电 机 上 的 电 压 为 【 电 ，，
式中： ０为平 台相对 惯 性 空 间转 动 的 角度 ； 为 弹 体相 对惯性 空 间转 动 的角 度 ； （ ∞ ）￡ 或 。 【 或 。、 （ 》 》 ）
０一 ＋ （） ３
从 上 面 的 五 个 公 式 可 以 看 出 ， 座 的 扰 动 角 基
速 度是通 过摩擦 和反 电势传 递到平 台上 的 。由摩
擦 产生 的角速度 传递机 制称 为摩擦 约束耦 合 。由 于反 电势 是通 过改变作 用于平 台上 的控制 力矩作
用 于平 台上 的 ， 以反 电势产 生 的角 速度 传 递机 所
吴 晔 ， ： 引头稳 定平 台线 性 隔 离度 及提 高方 法 等 导
３
度 信号 叫 的角 速率 陀螺 形成 稳定 回路 ， 立 隔离 。 建 ２ ２ 基 于约 束耦 合 的隔离 度模 型 ．
根据 图 ３框 图 ， 用 能 够敏 感 惯 性 空 间角 速 利
陀螺
度 的数 学模 型 。此 时 ， 据 基 座 扰 动 角 速度 传 递 根
常被 称为 稳定 平 台 。安 装在 导 引头探 测器 平 台
坟葛 日期 Ｉ０ ０ ８ １ ２ １ —０ — ６
统 采用 直接 驱动 方 式 ， 电机 轴 与 负 载 轴 为 刚性 连 接， 不考 虑非 线性 因素 的影 响 。
作者 筒 介 ｔ 吴
晔 （ ９ １ ） 男 ， 究 员 ， 要 从 事 雷 达 导 １７一 ， 研 主
稳 定 回路作 用 下 ，一 ＋ 一 （ ＋△ ） ＋Ａ ） ＋（ ０
一

＋Ａ ＝０ ０ 。使导 引 头天线 电轴在 惯 性空 间保 持
不动 ， 达到 了隔离 弹体扰 动 的 目的 ， 实际上 很难 但 做 到完 全 消除 。
图 ５ 基 于约 束 耦 合 的 隔 离 度模 型 简 化 框 图
导 引头 稳 定 平 台线 性 隔离 度及 其 提 高 方 法
吴 晔 ， 胡伟 锋 ， 许 关健
（ 海无 线 电设备研 究 所 ，上海 ２ ０ ９ ） 上 ０ ０ ０
摘 要 ：由 扰 动 角速 度 传 递 机 制 和 空 间 角 度 几 何 叠 加 角 度 ， 别 建 立 了 基 于 约 束 耦 合 和 分
也 有 Ａ ＝Ａ ￣ Ａ ， ０ ｑ ０即 ＋
。
制称 为直 接带 动 约束 耦 合 ＿ 。一 维 平 台框 图 ， ４ ］ 如
（） ４
一 Ｃ 一 叫。 Ｏ Ｏ
图 ３所 示 。
式 中 ： 为 的 角 速 度 。
２ 隔离 度 模 型
２ １ 基座扰 动角速 度传 递机 制 ．
ｂ ）敏感轴 相对基 座 的运 动 。 空间角位 置关 系 ， 图 １ 如 所示 ［ 。 ３ ］
ｉＣ 一 ｅ ｆｍ 。 Ｃ ） ＋ （ 一Ｏ 。
（） ６
下
（ ． 厂
。
一
而
）Ｌ ｓ （ ＋ ）＋
Ｕ ） ａ ＋
ＣＣ ｍ
一
＋
ｆｍ
Ｒ
ｓ ，
（） ７
ＧＭ（ ） （ ）＋ ＧＤ ｓ ｎ。 ｓ ５ Ｕ。 ５ （） （）
ｗ Ｙｅ Ｈ 己 Ｗｅ— ｅ ｇ， ＸＵ Ｍ ｅ－ ｉ ｎ ， ， ｉｆ ｎ ｉ ａ ｊ
（ Ｓｈａ ｈａ ｄｉ ｎｇ ｉＲａ ｏ Ｅｑｕ ｐｍｅ ｔ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｉ ｔｔ ｔ ｉ ｎ ｓ ａ ｃ ｎｓ ｉｕ ｅ，Ｓｈａ ｇｈ ｉ２ ０ ０，Ｃｈｉ ） ｎ ａ ０ ０９ ｎａ
５所 示 。
２ ３ 基 于几 何关 系的 隔 离度模 型 ． 根据 图 １应 用 空 间 角度 几 何 叠 加 原理 ， 以 可 建立 另一 种 隔离度 的数 学模 型 ， 图 ６所示 。 如 在 弹体运 动 的作 用 下 ， 陀螺 敏 感 到 了基座 扰动 角速 度 ∞ ， 过稳 定 回路 负 反馈 驱动 电机产 。通 生框 架运 动 速 度 叫 ， ｃ ｝与 ｕ 相 抵 消 ， ｉ 一 △ 十 即 ｘ ０ Ａ Ｖ＝０ 从 而消 除基 座扰 动的 影 响 。由 图 １ 到 ， ， 看
。，
设 基座扰 动角速 度为 ， 台台面 角速 度 为 平 这 两个量都 是相对 惯性 空间 的值 ， 电机轴 相 则
反电势系数 图 ３ 一 维 平 台框 图
对 电机基 座 的角 速 度 为 ∞ 一ｃ 。直 流力 矩 电机 。 ｕ
驱 动一维 平 台， 图 ２ 示 。 如 所
第１ 期
机 制形 成稳 定 回路框 图 ， 图 ４所示 。 如
反电势 系数
图 ４ 基于约束耦合的隔离度模型框 图
基座 转动 的 角速 度 信 号 ∞ 作 为 一 种 扰 动 通
过摩擦 及 反 电动势 引入 到 了导引头 稳定 平 台 电机 动力 学 回路 中。 基 于 约束耦 合 的 隔 离 度模 型 简化 框 图 ， 图 如
上 的速率 陀螺 作 为 速度 环 的反 馈 器 件 ， 够 敏感 能
０ 引 言
为保 证导 引 头 的测 量 和跟 踪 精 度 ， 引 头 位 导 标器 常采 用 陀螺稳 定来 消 除弹体 运 动对导 引头 的 影 响 ， 中采 用速 率 陀 螺 稳 定 方案 的位 标 器 系 统 其
ｉ ｒ ｖ ｎ ｉｔ ｒ ａ ｃ ｅｅ ｔｏ ａ ｅｏ ｈ ｙ ｔ ｍ． ｍｐ ｏ ｉｇ ｄｓ ｕ ｂ ｎ ｅｒｊ ｃｉｎ ｒ ｔ ｆｔ ｅｓ ｓｅ
Ｋｅ ｒ ｓ ｅ ｋｅ ｙ ｗｏ ｄ ：ｓ ｅ ｒ；ｓ ａ ｌ ｙ ｐｌ ｔｏ ｍ ；ｆ ｅ ｏｒ ｒ ｏ ｒ ｌ ｂｓ ｒ ａ ｉ ｎ ｔ ｂｉｉ ａ ｆ ｒ ｔ ｅ ｄｆ ｗａ ｄ ｃ ｎｔ ｏ ；ｏ ｅ ｖ ｔｏ
空 间角速 度 ， 成 的高 增 益 角 速度 稳 定 回路 可 以 构 保 证平 台在 惯性 空 间稳定 ， 时 隔离载 体扰 动 。 实 隔 离度 是导 引头稳 定 平 台的一 个重 要性 能指 标 ， 着 弹 速 的提 升 、 径 的减 小 、 引 头 精度 的 随 弹 导 提 高 ， 隔 离度 要 求 也 越 来 越 高 。本 文研 究 了几 对 种 提高 系统 隔离 度 的方 法 ， 中建 立 一个 准 确 详 其 尽 的隔 离度 模 型 是 关 键 。为 讨 论 简单 ， 究 的系 研
基 于 几 何 关 系 的 线 性 隔 离度 模 型 ， 讨 论 了 两 种 模 型 的 适 用 性 ， 究 了几 种 提 高 系 统 隔 离度 的 并 研
方法 。
关 键 词 ：导 引 头 ； 定 平 台 ； 馈 控 制 ； 测 稳 前 观
中 图 分 类 号 ： Ｊ ６ ． ３ Ｔ ７５ ３ １
分别 为 、 对应 的角 速 度 。隔 离度 数 值 越 小 ， 平
台对 弹体运 动的 隔离能力 越强 。 导引头探 测器 敏 感 轴 （ 即天线 电轴或 光 学 探
测器 光轴 ） 惯性 空间 的运 动主要 由两部 分组 成 ： 在 ａ ）导引头 基座 的运动 ， 也就是 弹体 的运动 ；
文献标 识码 ： Ａ
Ｌｉ ｅ ｒ Ｍ ｏ ｅ ｎｄ Ｉ ｐｒ ｖ ｄ Ｍ ｅ ｈ ｄ ｏ ｓ ｕ ｂ ｎ ｅ ｎａ ｄ ｌａ ｍ ｏ ｅ ｔ ｏ ｆ Ｄｉ ｔ ｒ ａ ｃ
Ｒｅｅｔ ｎ Ｒａｅｉ ｅｋ ｒ ＳＳａ ｉｔ ｌｔｏ ｍ ｊ ｃｉ ｔ Ｓ ｅ ｅ ’ ｔｂｌ ｙＰ ａｆ ｒ ｏ ｎ ｉ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｗｏ １ ｅ ｒｍｏ ｅｓ ｏ ｉｔ ｒ ａ ｃ ｅｅ ｔｏ ａ ｅ ｗｅ ｅ ｅ ｔｂ ｉｈ ｄ ｒ ｓ ｅ ｔｖ ｌ ｓｒ ｃ ： ｉ ａ ｄ ｌ ｆｄｓ ｕ ｂ ｎ ｅｒｊ ｃｉｎ ｒ ｔ ｒ ｓ ａ ｌ ｅ ｅ ｐ ｃｉｅｙ ｎ ｓ
ｂ ｓ ｄ ｏ ｏ ｔ ａ ｎ ｄ ｃ ｐｌｎ ｒ ｍ ｉｔ ｂａ ｅａ ｕｌ ｒｖ ｌ ｃ ｔ ｒ ｎ ｆ ｒｍ ｅ ｈａ ｉｍ ，ａ ｄ ａ — ａ ｅ ｎ ｃ ｎｓ ｒ ｉ ｅ ｏｕ ｉ ｇ ｆ ｏ ｄ ｓ ｕｒ ｎｃ ｎｇ ａ ｅ ｏ ｉｙ ｔ ａ ｓ ｅ ｃ ｎ ｓ ｎ ｌ Ｓ ａ ｅ ｏｍ ｅ ｒｃｒ ｌ ｔｏｎ ｆ ｏ ｐａ ｅ ａ ｌ ｕ ｒ ｏｓｔｏｎ ｐｒｎ ｉ ｌ ｎ ｔ ｓｐａ ｅ ． Ｔ ｈ ｅ Ｏ ｂ ｓ ｄ ｏｎ ｇｅ ｔ ｉ ｅ ａ ｉ ｒ ｍ ｓ ｃ ｎｇ ｅｓ ｐｅ ｐ ｉｉ ｉ ｃ ｐ ｅ ｉ ｈｉ ｐ ｒ ｅｒ 一 １ ｔｏ ｆｔ ｗ ｏ ｍ ｏ ｅ ｓ ｗ ａ ｉ ｃ ｓ ｄ． Ｉ ａ ｍ ｏｎｓ ｒ ｔ ｄ ｔ ｔ ｔ ｅ ｈ ｓ ｗ ｅ ｅ ｕｓ ｄ ｔ ａ ｉ ｎ ｏ ｈｅ ｔ ｄ ｌ ｓ ｄ ｓ ｕｓ ｅ ｔ ｗ ｓ ｄｅ ｔ ａ ｅ ｈａ ｈｅ ｍ ｔ ｏｄ ｒ ｅ ｏ
力矩 系数
根据 式 （） ２ 得 ）一 Ｉ ｓ ， ）ｌ Ｅ（
（ １ １）
、
图 ６ 基 于 几 何 关 系 的 隔 离 度 模 型 框 图
４
制 导 与 引 信
第 ３ 卷 ２
２ ４ 两 种 模 型 的 区 别 ．
３ 提 高 系统 隔 离度 的方 法
（ ３ １）
第 ３ 卷 第 １ ２ 期 ２１ ０ １年 ３月
制 导 与 引 信
ＧＵＩ ＤＡＮＣＥ ＆ Ｆ Ｚ Ｕ Ｅ
Ｖ ｏ１ ２ Ｎ ｏ ．３ ．１ Ｍ ａ ． １１ ｒ ２０
文 章 编 号 ：６ １０ ７ （ ０ １ ０ —０ １０ １ ７ －５ ６ ２ １ ） １０ ０ — ５
头 天 线 控 制 技术 的研 究 。
２
制 导 与 引 信
平台
第３ ２卷
１ 隔离度 定 义
隔 离 度 是 角 速 度 稳 定 回路 的 主 要 指 标 ， 指 是
导 引头稳 定平 台对 弹 体运 动 的 去耦 能 力 ， 扰动 在 为 正弦形 式时用 数学模 型描述 为 ｙ一
由式 （ ０ 与 式 （ ２ 比较 得 １） Ｉ）
Ｅ（ ）＝ ＧＤ（ ） （ ） ｓ Ｅ ｓ
ｙ２ｇ针一０（ ） （ 为 Ｃ 力矩 系数 为 Ｃｍ， 轴粘 滞 摩 擦 系数 为 厂ｍ， 一０（ ）２ｇ ｌ＿ ｌ ｏＬ ｏ ２ ） ， 转
制 电压 的关 系式 （ ） ７。
Ｕ 一 Ｒ ＋ Ｌ Ｃ ｃ 一 。 ＋ （ｏ ｏ ） （） ５
机 电枢 电阻为 Ｒ ， 电感 为 Ｌ ， 电机 的反 电势 系数 台面 （ 同转 轴 ） 连 的转 动惯 量 为 Ｊ 则 根 据 电机 的 ， 电势平 衡方程 （ ） 力矩 平 衡方 程 （ ） 可 以得 到 ５和 ６， 以传递 函数表 示 的台面 角速度 与扰动 角速度 和控
式 中 ： Ｍ ｓ 为 电 机 传 递 函 数 ； 。 ｓ 为 基 座 扰 动 Ｇ （） Ｇ （）
到台面 的角速 度耦合 传递 函数 。
Ｇ （ 下 ＭＳ ）一
图 １ 空 间 角 位 置关 系
而
）
Ｇ ｏ ㈤一
老
㈣
图中： 为平 台相 对 基座 转 角 ； ｅ为视 线 偏 离 敏感 轴 的误差 角 ； ｑ为弹 目的视线 角 。 导 引头敏感 轴在惯 性空 间转 动 的角度 为 、 的合成 ， 即