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      框架式紅外導(dǎo)引頭伺服系統(tǒng)跟蹤特性研究

      2016-01-05 12:01:39張昕田仕達(dá)??
      軟件導(dǎo)刊 2015年12期
      關(guān)鍵詞:伺服系統(tǒng)

      張昕++田仕達(dá)??

      摘 要:導(dǎo)引頭是精確制導(dǎo)武器的核心部件,用來完成對目標(biāo)的自動搜索、識別和跟蹤。導(dǎo)引頭伺服機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)視軸穩(wěn)定和目標(biāo)跟蹤的執(zhí)行裝置,其性能直接影響導(dǎo)引頭的制導(dǎo)精度。以某型光電制導(dǎo)導(dǎo)引頭陀螺穩(wěn)定平臺研究為背景,以平臺伺服控制為研究目標(biāo),根據(jù)高精度、快響應(yīng)、寬頻帶、強(qiáng)魯棒性的性能要求,對陀螺穩(wěn)定和光電跟蹤控制技術(shù)進(jìn)行了研究。分析了導(dǎo)引頭伺服控制系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo),利用PID校正方法設(shè)計(jì)控制器,對導(dǎo)引頭的3個(gè)控制回路進(jìn)行了校正,以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)引頭在復(fù)雜環(huán)境下對目標(biāo)的穩(wěn)定跟蹤。建立了導(dǎo)彈的六自由度仿真模型,利用導(dǎo)彈模型以及控制器模型進(jìn)行跟蹤仿真,實(shí)現(xiàn)了性能要求。

      關(guān)鍵詞:紅外導(dǎo)引頭;伺服系統(tǒng);PID校正;快速跟蹤

      DOIDOI:10.11907/rjdk.151887

      中圖分類號:TP302

      文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號文章編號:16727800(2015)012000504

      0 引言

      近年來精確制導(dǎo)武器在幾次局部戰(zhàn)爭中顯示出超常的作戰(zhàn)能力,已成為現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭的主角,使得現(xiàn)代戰(zhàn)爭的形態(tài)發(fā)生了根本變化,并不斷影響著戰(zhàn)爭的進(jìn)程和格局。光電制導(dǎo)技術(shù)具有隱蔽性好、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),己成為精確制導(dǎo)技術(shù)的重要分支。隨著可見光、微光以及紅外成像等光電探測技術(shù)的迅猛發(fā)展,光電制導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣,精度也越來越高[13]。

      1 導(dǎo)引頭探測性能指標(biāo)

      ①分辨率:空間角分辨率不大于0.4mrad,視場不小于4°;②搜索跟蹤范圍:俯仰角方向?yàn)?20°~+10°,偏航方向?yàn)?15°~+15°;③最大跟蹤角速度:不小于10°/s;④測量視線角速度精度(3σ):不大于0.1°/s;⑤測量視線角精度(3σ ):不大于0.2°。

      2 制導(dǎo)控制系統(tǒng)六自由度模型

      建立空空導(dǎo)彈制導(dǎo)控制系統(tǒng)六自由度模型,基于六自由度仿真模型分別對導(dǎo)彈控制系統(tǒng)、制導(dǎo)系統(tǒng)性能進(jìn)行研究。

      2.1 坐標(biāo)系定義

      地面坐標(biāo)系(Sg-OgXgYgZg):原點(diǎn)Og取地面某點(diǎn),OgXg軸位于地平面內(nèi)并指向目標(biāo)(或目標(biāo)在地面的投影);OgYg軸與地面垂直向上為正;OgZg軸垂直于XgOgYg平面,指向右方為正。彈體坐標(biāo)系(Sb-ObXbYbZb):原點(diǎn)Ob取導(dǎo)彈的質(zhì)心處,3個(gè)坐標(biāo)軸與導(dǎo)彈固連;

      6 結(jié)語

      根據(jù)導(dǎo)彈六自由度方程建立了完整的導(dǎo)彈仿真模型,結(jié)合相應(yīng)的制導(dǎo)算法和目標(biāo)運(yùn)動模型,利用Matlab/Simulink軟件,對導(dǎo)彈追蹤目標(biāo)的過程進(jìn)行仿真,驗(yàn)證控制器設(shè)計(jì)的合理性。仿真結(jié)果顯示,在橫縱向平面內(nèi),導(dǎo)彈最終能夠跟蹤并擊中目標(biāo),跟蹤系統(tǒng)穩(wěn)定。在三自由度仿真中,根據(jù)所給出的模型,伺服系統(tǒng)能夠穩(wěn)定跟蹤目標(biāo),跟蹤精度及其它指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求。

      參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn):

      [1] 張文博.導(dǎo)引頭伺服機(jī)構(gòu)工作特性與先進(jìn)測控方法研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2009.

      [2] 馬佳光.捕獲跟蹤與瞄準(zhǔn)系統(tǒng)的基本技術(shù)問題[J].光學(xué)工程,1989(3):142.

      [3] 范大鵬.光電穩(wěn)定伺服機(jī)構(gòu)控制技術(shù) [J].光學(xué)精密工程,2006,14(4):673678.

      [4] 張智永.光電穩(wěn)定伺服機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵測控問題研究[D].長沙:國防科技大學(xué),2006.

      [5] 李巖.光電穩(wěn)定跟蹤裝置誤差建模與評價(jià)問題研究[D].長沙:國防科技大學(xué),2008.

      [6] 姬偉.陀螺穩(wěn)定光電跟蹤平臺伺服控制系統(tǒng)研究[D].南京:東南大學(xué),2007.

      [7] 王旭.框架式導(dǎo)引頭數(shù)字控制器設(shè)計(jì)[D].南京:南京理工大學(xué),2008.

      (責(zé)任編輯:杜能鋼)

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