強(qiáng)干擾慣性穩(wěn)定平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)研究

楊數(shù)強(qiáng) 王招娣

摘 要：受到各類新興技術(shù)不斷涌現(xiàn)的影響，光電跟蹤系統(tǒng)開始嘗試?yán)眠\(yùn)動(dòng)平臺(tái)。其中的載體運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致光電跟蹤系統(tǒng)的視軸出現(xiàn)抖動(dòng)情況，所以，應(yīng)運(yùn)用慣性穩(wěn)定平臺(tái)予以有效抑制，發(fā)揮出其擾動(dòng)抑制的作用。本文通過(guò)闡述強(qiáng)干擾慣性平臺(tái)的構(gòu)成情況，說(shuō)明了慣性傳感器技術(shù)的應(yīng)用。此研究以分析強(qiáng)干擾慣性穩(wěn)定平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)為目的，從而有效發(fā)揮出強(qiáng)干擾慣性穩(wěn)定平臺(tái)的良好作用。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)干擾;慣性穩(wěn)定平臺(tái);關(guān)鍵技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.124

0 前言

眾所周知，慣性穩(wěn)定平臺(tái)主要功能在于對(duì)平臺(tái)載體的有效隔離，讓系統(tǒng)鎖定的目標(biāo)處于慣性空間中維系一定的穩(wěn)定性，同時(shí)結(jié)合相應(yīng)的跟蹤指令，讓受穩(wěn)控目標(biāo)處于干擾力矩作用之下可以形成相應(yīng)的規(guī)律運(yùn)動(dòng)。針對(duì)慣性穩(wěn)定平臺(tái)而言，涵蓋了諸多技術(shù)，比如：慣性技術(shù)、自動(dòng)管控技術(shù)、信號(hào)調(diào)控技術(shù)以及電機(jī)伺服管控技術(shù)等等。鑒于此，深入探討和分析強(qiáng)干擾慣性穩(wěn)定平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)顯得十分必要，具有重要的研究意義和實(shí)踐價(jià)值。

1 強(qiáng)干擾慣性穩(wěn)定平臺(tái)構(gòu)成說(shuō)明

對(duì)于強(qiáng)干擾慣性穩(wěn)定平臺(tái)而言，主要涵蓋了慣性傳感器、管控器、相應(yīng)平臺(tái)、驅(qū)動(dòng)器以及負(fù)載部分等構(gòu)成。當(dāng)載體受到擾動(dòng)情況下，依靠慣性傳感器裝置把擾動(dòng)傳送到相應(yīng)的管控器中，并以相關(guān)計(jì)算方法作為依據(jù)，對(duì)平臺(tái)內(nèi)的電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器裝置予以有效管控，產(chǎn)生反向的運(yùn)動(dòng)，保證平臺(tái)視軸的穩(wěn)定性。

將裝設(shè)傳感器具體的位置當(dāng)作依據(jù)，針對(duì)慣性穩(wěn)定平臺(tái)來(lái)說(shuō)，以捷聯(lián)式與平臺(tái)式兩類為主。其中前者會(huì)把慣性傳感器裝置裝設(shè)到載體上面，使載體和平臺(tái)間存在相應(yīng)位置的傳感器裝置，而管控器裝置則以慣性傳感器與具體位置的傳感器信息當(dāng)作依據(jù)，科學(xué)將平臺(tái)擾動(dòng)情況計(jì)算出來(lái)，并借此達(dá)到管控平臺(tái)穩(wěn)定性的目的，其中主要運(yùn)用到前饋管控技術(shù)[1]。后者把慣性傳感器裝置裝設(shè)到平臺(tái)中，依靠管控器裝置，完成平臺(tái)的有效反饋管控。

針對(duì)以運(yùn)動(dòng)平臺(tái)為主的光電跟蹤系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，關(guān)于視軸出現(xiàn)抖動(dòng)的原因，主要在于平臺(tái)改變的影響，鑒于平臺(tái)式慣性穩(wěn)定平臺(tái)以直接的形式進(jìn)行平臺(tái)運(yùn)行情況的信息采集處理，當(dāng)傳感器相關(guān)參數(shù)一致時(shí)，相較于捷聯(lián)式，其在獲得有關(guān)擾動(dòng)信息方面的準(zhǔn)確度與實(shí)時(shí)性更好，并且抑制載體擾動(dòng)作用的水平也非常良好，表現(xiàn)出針對(duì)傳感器有關(guān)相位參數(shù)不夠敏感的情況，凸顯出一定的穩(wěn)定性。

從平臺(tái)構(gòu)造的角度來(lái)說(shuō)，關(guān)于慣性穩(wěn)定平臺(tái)則涵蓋了框架與近似快速反射管控鏡式的構(gòu)造為主。前者運(yùn)用了一個(gè)或者諸多萬(wàn)向架構(gòu)成了相應(yīng)的單軸及多軸轉(zhuǎn)臺(tái)，不同軸相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)形式涵蓋了直接與間接兩種驅(qū)動(dòng)方式。在這當(dāng)中，框架慣性穩(wěn)定平臺(tái)擁有更廣泛的工作區(qū)間，在擾動(dòng)抑制帶寬方面很低，相應(yīng)的精準(zhǔn)度與穩(wěn)定性也不佳。

實(shí)際上，平臺(tái)式慣性穩(wěn)定平臺(tái)即為近似快速管控反射鏡相應(yīng)的二自由度旋轉(zhuǎn)構(gòu)造，涵蓋了具體的基座、平臺(tái)、支撐以及電機(jī)等設(shè)施部分。電機(jī)裝置運(yùn)用的為音圈電機(jī)，其不僅移動(dòng)慣量較小，相應(yīng)的反作用力矩較低，而且使驅(qū)動(dòng)器有關(guān)要求下降，促使系統(tǒng)帶寬提升。其中的音圈電機(jī)呈現(xiàn)出成對(duì)正交布設(shè)的狀態(tài)，所處方向一致，依靠?jī)蓚€(gè)音圈電機(jī)進(jìn)行推挽處理，降低了驅(qū)動(dòng)作用造成的不平衡程度[2]。此類型慣性穩(wěn)定平臺(tái)擁有阻尼較小、零摩擦且線性度良好等優(yōu)勢(shì)，能使慣性穩(wěn)定平臺(tái)在載體振動(dòng)抑制方面作用更加明顯。

2 慣性傳感器技術(shù)應(yīng)用

2.1 加速度計(jì)相關(guān)技術(shù)設(shè)備說(shuō)明

以檢測(cè)目標(biāo)作為依據(jù)，對(duì)于加速度計(jì)能劃分成角加速度計(jì)與線加速度計(jì)。前者依靠力平衡作用原理，處于某環(huán)形腔體中，運(yùn)用慣性液體或者電氣阻尼器裝置完成角加速度測(cè)定任務(wù)。鑒于角加速度的相應(yīng)慣性液體或者電氣阻巧器方面的作用影響，致使低頻的反應(yīng)能力很慢，而最高的響應(yīng)頻率同樣較低，所以，對(duì)于高帶寬慣性穩(wěn)定平臺(tái)的管控而言，并不適用[3]。后者又包含了力平衡加速度計(jì)與振動(dòng)弦加速度計(jì)兩類，比如：常見其石英撓性加速度計(jì)的應(yīng)用范圍便很廣。由某角加速度計(jì)與MEMS線加速度計(jì)的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)情況。

可知，角加速度計(jì)的帶寬是非常低的，難以達(dá)到慣性穩(wěn)定平臺(tái)高帶寬管控的規(guī)定。而線加速度計(jì)的帶寬很寬，不過(guò)線加速度計(jì)所測(cè)定的為線速度，慣性穩(wěn)定平臺(tái)則測(cè)定的為角加速度，所以采用裝設(shè)更多的線加速度計(jì)在平臺(tái)之上的方式，完成角加速度計(jì)算任務(wù)，而MEMS線加速度計(jì)和石英撓性加速度計(jì)相關(guān)指標(biāo)近似，在重量與體積方面更小，能夠在慣性穩(wěn)定平臺(tái)管控中發(fā)揮出更好的作用。

2.2 慣性速率檢測(cè)技術(shù)

通過(guò)利用陀螺進(jìn)行慣性速率的科學(xué)檢測(cè)，相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)涵蓋了下述幾個(gè)部分：有關(guān)標(biāo)度的因素、零偏和零偏的平穩(wěn)性、角度與速率的隨機(jī)性游走、速率的斜坡以及帶寬與量程等構(gòu)成。依據(jù)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，陀螺涵蓋了戰(zhàn)略、慣導(dǎo)、商業(yè)以及戰(zhàn)術(shù)等級(jí)別。

3 結(jié)論

從此次論文的闡述與分析當(dāng)中可知，深入探討和分析強(qiáng)干擾慣性穩(wěn)定平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)顯得十分必要，具有重要的研究意義和實(shí)踐價(jià)值。本文通過(guò)闡述強(qiáng)干擾慣性平臺(tái)的構(gòu)成情況，說(shuō)明了慣性傳感器技術(shù)的應(yīng)用：加速度計(jì)相關(guān)技術(shù)設(shè)備說(shuō)明、慣性速率檢測(cè)技術(shù)。希望此次研究的內(nèi)容與結(jié)果，可以獲得有關(guān)工作人員的關(guān)注與重視，并從中得到一定的幫助，推動(dòng)強(qiáng)干擾慣性穩(wěn)定平臺(tái)的技術(shù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]張杰，仇振安，李運(yùn)動(dòng)等.鋼帶傳動(dòng)技術(shù)在慣性穩(wěn)定平臺(tái)中的應(yīng)用[J].電光與控制，2016，23（15）：125-130.

[2]蔣鴻翔，朱娜，夏剛等.一種結(jié)合擾動(dòng)觀測(cè)器的慣性穩(wěn)定平臺(tái)穩(wěn)定回路設(shè)計(jì)[J].機(jī)械與電子，2016，34（14）：151-154.

[3]胡悅.浮球式慣性平臺(tái)動(dòng)態(tài)積分滑模控制方法研究[J].現(xiàn)代防御技術(shù)，2016，44（22）：134-136.