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基于加速度回路的天线随动系统控制器设计

来源:    作者:     发布时间:2015-04-11 19:23:38     点击数:
电感生产厂家机时,K1,K2同时接通,扫描信号通过K1驱动随动系统,对目标进行搜一体成型电感器索;当被动雷达截获目标后,K1,K2同时断开,雷达天线在随动系统驱动下转入对目标跟踪状态,根据被动雷达接收机给出的实时误差角度信号实现对目标的稳定跟踪。
从图2中可以看出,天线随动系统由内至外分别由角加速度反馈回路、角速度反馈回路、角位置反馈回路三个闭环反馈控制回路组成。其中,角加速度回路由PWM驱动、力矩电机、角速率陀螺、微分环节、角加速度反馈放大环节构成,采用对角速率陀螺输出信号微分得到角加速度信号。角速度回路由PID控制器、PWM驱动、力矩电机、角速率陀螺、角速度反馈放大环节构成。角位置回路由测向装置、前置放大器、校正环节和角速度反馈回路连接构成。
2.2 天线随动系统性能分析
本设计通过对各回路元件的理论模型和非线性进行仿真分析,调整相关参数,使其能够达到系统的性能要求,并将仿真得到的相关参数作为软硬件实薄膜电感现的依据。
2.2.1 输出特性
根据线性系统叠加性原理,将图2系统分解为单输入单输出系统进行分析,当q,ψ,ηg同时输入到系统时,可得系统的稳态输出特性为:
d.JPG
等号右边第一项为随动系统输出到载体控制系统的导引信号,是与视线角速度成正比例的信号;第二项是载体角运动的铰链输出,对载体的控制性能产生了影响;第三项是角速度陀螺仪的漂移造成的干扰输出,将它输入载体控制系统,会造成导引误差,因此要选择漂移小的角速度陀螺仪。
图3给出了当输入q=1(t),ψ=0时,输出φ(t)和uT(t)的曲线。从图中可见,曲线连续平滑,稳态性能较好,并且能够较好地实现的比例导引规律。

f.JPG


2.2.2 解耦特性
系统的解耦特性主要研究载体角运动及角速度陀螺仪的漂移对天线电轴在导航坐标系统中的位置影响。因此,要分析以ψ,ηg为输入时,对φ的影响。

当以ψ为输入,φ稳态输出特性为:
e.JPG
由式(6)可知,载体角运动对天线电轴在导模压电感器航系统中的稳态位置无铰链,系统各元件参数变化都不会影响天线电轴在导航系统中位置。说明该系统具有全解耦功能。
2.2.3 抗关机特性
抗关机特性主要研究当目标雷达关机后,载体角运动、角速度陀螺仪的漂移对天线电轴在导航系的位置的影响。
g.JPG
由式(7)可知,当目标雷达关机后,载体角运动不影响电感器厂家天线电轴在导航系统中的位置,能保持目标雷达关机前的指向不变。
由式(8)可知,在目标雷达关机后,天线电轴在导航系统中的漂移与角速度陀螺仪的漂移大小相等,方向相反。所以角速度陀螺仪的漂移影响天线抗关机性能,需根据载体在目标雷达关电感生产机后需飞行的最长时间来选择角速度陀螺仪的漂移特性。
2.2.4 搜索特性
搜索特性分析是指当随动系统在搜索状态下,以R。(t)和(t)为输入,φ(t)为输出时的特性。其稳态输出特性为:
i.JPG
由此可知,雷达天线能按照给定的信号,在方位和俯仰面上进行要求方式的扫描,扫描的范围由Rs(t)的幅值控制。但由于扫描时,φ与成比例,故在扫描时载体角速度不能太大,否则天线电轴会丢失目标。
2.2.5 跟踪特性
图4给出了当插件电感器输入q=20t,ψ=0时,输出φ(t)的仿真曲线。它表明,当输入20°/s的角速度信号时,跟踪回路能较好地复现系统的输入信号,即电轴可以稳定跟踪视线角,实现高精度跟踪。同时可以看出,φ的输出在过零点时,特性良好,无死区现象。1

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