平台导引头隔离度寄生回路特性分析

平台导引头隔离度的存在不仅降低了导引头跟踪精度,其引起的隔离度寄生回路对导弹制导系统存在严重的影响。通过对平台导引头隔离度产生机理进行分析,分别建立了弹簧力矩和阻尼力矩引起的隔离度模型,在此模型的基础上利用劳斯判据分析了隔离度寄生回路稳定边界,并研究了寄生回路对制导系统有效时间常数和有效比例导引系数的影响。结果表明:为了保证隔离度寄生回路的稳定,需要限制制导控制系统主要参数的取值范围;在寄生回路的作用下制导系统有效时间常数和有效比例导引系数与原设计值发生偏差,需要重点关注。所得结论可以为导弹制导控制系统初步设计以及导引头总体指标确定提供理论参考。

全捷联相控阵雷达导引头隔离度寄生回路研究

针对全捷联相控阵雷达导引头的隔离度问题,分析了造成隔离度误差的主要原因,建立了隔离度寄生回路模型,通过量纲一化分析了隔离度寄生回路的稳定性和频率特性,利用伴随函数法研究了隔离度寄生回路对比例导引制导系统的影响.结果表明,导引头的不完全解耦和测角误差是产生隔离度问题的主要原因;相比负反馈,正反馈时寄生回路的稳定性对隔离度更敏感,临界失稳频率更接近控制系统频率;隔离度寄生回路将改变比例导引制导系统的性能参数,影响制导精度.

导引头隔离度寄生回路稳定性及测试方法

为研究导引头隔离度寄生回路稳定性,基于典型平台导引头建立了隔离度传递函数和隔离度寄生回路模型,提出了2种基于半实物仿真试验的寄生回路稳定性测试评价方法.利用频域法解析分析了隔离度传递函数的特性,利用劳斯判据研究了制导参数与寄生回路稳定域的影响.结合某红外图像导引头,在典型飞行条件下数值分析了隔离度传递函数特性和隔离度寄生回路稳定性能,并利用实验验证了隔离度寄生回路稳定性测试方法的有效性.研究表明寄生回路稳定性最严重的区域位于中频段,制导参数和隔离度传递函数的幅相特性均对寄生回路的稳定性有重要影响.

导引头隔离度寄生回路对视线角速度提取的影响

为在导弹总体设计中合理确定导引头视线角速度提取方式,研究提出了基于导引头隔离度寄生回路特性分析的视线角速度提取方式确定办法。建立了典型平台导引头的隔离度寄生回路模型,利用频域法解析分析了两种视线角速度提取方式下导引头隔离度传递函数、隔离度寄生回路和导弹制导系统特性的差异,利用劳斯判据研究了制导参数对寄生回路稳定性能的影响。结合某红外导引头,在典型飞行条件下数值分析验证了理论分析的正确性。研究表明导引头隔离度寄生回路特性直接影响导弹制导系统性能,不同的视线角速度提取方式下隔离度寄生回路特性不同,进而导致制导系统性能出现较大差异,而确定导引头的隔离度特性有助于选择合理的视线角速度提取方式以提高导弹制导性能。

捷联成像导引头隔离度寄生回路及其内部动力学影响研究

针对捷联成像导引头实际工程应用中的隔离度寄生回路问题,分析了隔离度寄生回路产生的原因,建立了可反映不同内部动力学结构的制导回路及其隔离度寄生回路模型。通过无量纲化法,研究了无量纲剩余制导时间、不同内部动力学和导引头延时对隔离度寄生回路稳定域的影响。利用无量纲伴随函数法,研究了隔离度及其不同内部动力学对比例导引制导系统的影响。研究表明,刻度尺系数误差引起隔离度寄生回路正反馈稳定域受制导剩余时间的影响,隔离度负反馈的稳定域受到制导系统内部动力学影响;相位滞后引起的隔离度寄生回路稳定性主要受导引头延时的影响。隔离度正反馈对比例导引制导系统影响大于负反馈,脱靶量随着隔离度水平的增大而加大。制导系统内部动力学结构影响制导系统精度。

雷达导引头隔离度寄生回路对制导回路影响研究

为了分析雷达导引头隔离度对制导回路的影响,提出了考虑隔离度相位滞后的寄生回路模型,利用无量纲化方法分析了不同相位滞后对隔离度寄生回路稳定性的影响,确定了正反馈比负反馈具有更小的稳定域,而最小稳定域出现在滞后为-90°^-180°之间并进一步确定了滞后超过-90°时稳定特性与正反馈情况相似。该结论在工程应用中对提高制导回路稳定性具有重要意义。

平台式导引头隔离度模型在线辨识方法

针对平台导引头隔离度模型在线辨识问题,提出一种改进卷积神经网络的导引头隔离度模型辨识方法,实现对不同干扰力矩以及天线罩误差等干扰参数影响下产生的隔离度模型高效辨识。首先,建立平台导引头模型,推导出隔离度传递函数,并搭建基于隔离度寄生回路的制导回路平台,获取弹体扰动下的视线角速率信息作为训练和测试数据。然后,利用卷积神经网络对视线角速率信号进行特征提取和特征降维。最后,经分类输出模型诊断结果。仿真结果表明,所提辨识方法对隔离度模型识别正确率能够达到99.7%,相较于传统方法提高了模型辨识准确率和快速在线辨识能力,具有较好的工程应用前景。

导引头隔离度相位滞后对寄生回路稳定性影响研究

为了分析隔离度对制导控制系统稳定性的影响,提出了隔离度寄生回路的概念,在考虑隔离度相位滞后的基础上,建立了导引头隔离度寄生回路模型,通过对寄生回路无量纲化并采用劳斯稳定判据计算得到了寄生回路负反馈和正反馈时的稳定域,在复频域分析了不同隔离度滞后角对寄生回路稳定域的影响。仿真证明相位滞后角的增大会降低系统的稳定域,但稳定域最小点不是出现在-180°相位滞后,而是出现在大约-140°时。所得结论对导弹制导控制系统初步方案确定具有指导作用。

导引头隔离度对寄生回路稳定性的影响

为研究隔离度对制导控制系统稳定性的影响,提出了隔离度传递函数的概念,建立了隔离度传递函数模型和隔离度寄生回路模型。基于此模型,利用频域法分析了隔离度传递函数的特性,利用劳斯判据研究了制导参数对寄生回路稳定域的影响以及制导系统阶数对寄生回路失稳频率的影响。结合某红外图像导引头实例,对隔离度传递函数和寄生回路稳定性进行了深入分析,最后提出了提高隔离度寄生回路稳定性的措施。研究表明:隔离度寄生回路稳定性最严重的区域位于中频段,而提高导引头稳定回路在该段的增益可有效提高导引头隔离度水平,增加寄生回路的稳定性。

导引头隔离度寄生回路对最优制导律性能的影响

为分析导引头隔离度寄生回路对最优制导律性能的影响,针对空战中目标机动主模式,应用极小值原理推导了一种贴近工程的最优制导律。根据弹上可量测信息提出了该制导律的工程应用策略,包括目标机动估计方法、剩余飞行时间估计方法、导弹和目标机动动力学时间常数装订方法等。在典型雷达平台导引头下建立了隔离度寄生回路模型,分析了隔离度传递函数的特性,研究了制导参数对寄生回路稳定性能的影响。在典型随机扰动输入下,分别在最优制导律和比例导引律制导下利用无量纲伴随方法对比分析了隔离度寄生回路对制导脱靶量的影响。仿真结果表明:最优制导律对隔离度寄生回路的影响更加敏感,即使估计信息准确,只有当隔离度小于2%时,最优制导律的脱靶量才小于比例导引律,而当估计信息存在偏差时,只有隔离度更小时,最优制导律的性能才会优于比例导引律;想要应用最优制导律改进导弹的制导性能,相比于比例导引律,必须严格控制导引头隔离度的指标以抑制隔离度寄生回路的影响。

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。

捷联导引头隔离度分析与寄生回路滤波器设计

分析了捷联导引头惯性视线角速度提取的间接解耦方法与直接解耦方法的制导回路特点以及两种方法的等效关系,推导了描述捷联导引头隔离度的表达式并讨论了隔离度对制导回路的影响。通过设计寄生回路滤波器使导引头测量信息传递通道与姿态测量信息传递通道的时频特性一致,抑制信号测量与传递过程中的噪声干扰。最后通过仿真算例验证了滤波器的有效性。

半捷联寻的导引头寄生回路稳定性分析与制导精度分析

对半捷联寻的导引头的寄生回路稳定性进行了分析,研究了半捷联寻的制导系统主要参数变化与各误差源对制导精度的影响。首先进行了半捷联寻的导引头跟踪控制系统设计,建立了半捷联寻的导引头隔离度数学模型及由隔离度函数引起的寄生回路数学模型,推导了隔离度函数最大幅值与导引头系统参数之间的解析表达式,给出了寄生回路稳定判据,建立了寄生回路稳定域与导引头控制器参数之间的约束关系。基于伴随技术推导了目标机动及测量元件噪声所引起的脱靶量与弹体过载的显式解析表达式。最后针对实际的半捷联寻的制导系统进行了精度分析,给出了制导系统主要参数变化对制导精度的影响规律,确定了各种误差源信号对制导精度的影响程度,为半捷联寻的制导系统总体设计提供了理论依据和技术支撑。

导引头隔离度对开关控制制导回路稳定性的影响

为研究导引头隔离度寄生回路对开关控制制导回路稳定性的影响,首先应用回路等价变换原理统一了动力陀螺式和速率陀螺式导引头模型;然后,为分析开关系统稳定性,建立了含有隔离度寄生回路的开关控制制导回路等效Lure’模型;对比得出描述函数法在系统稳定保守性和稳定性趋势预测方面优于Popov稳定性理论和仿真方法,因此提出应用描述函数法对寄生回路稳定性进行分析。分析了在不同飞行器参数和调制器参数下导线和摩擦干扰力矩对寄生回路稳定域的影响。进一步,针对不稳定寄生回路提出了采用滞后校正网络来改善系统稳定性,改善后的制导回路仿真结果表明在外界干扰作用下,回路中不会再出现极限环,避免了脉冲喷管的"正反开";飞行器机动跟踪目标时,保证制导精度基本不变的情况下,节省了燃料。

激光框架导引头动力学建模方法研究

采用半主动激光框架式导引头作为末制导的精确制导弹药,其制导回路设计仿真过程中,需建立导引头动力学模型。首先,根据弹体姿态转换矩阵与目标位置信息解算弹体系下的理论视线角,推导导引头控制回路动力学及运动学模型。随后,对建立的导引头模型进行带宽及隔离度测试,并将模型带入制导回路进行仿真,根据激光框架导引头在实际使用过程中的工作流程及策略,模拟其预置指向、捕获目标、稳定跟踪等过程,并将模型解算的制导信息与理论值对比。仿真结果表明,所建立的导引头仿真模型具有较高准确性。

全捷联导引头隔离度对制导稳定性的影响

针对采用全捷联导引头的末制导问题,分析了产生隔离度的主要原因,建立了包含寄生回路的比例导引系统模型,基于时变系统的Lyapunov稳定性理论提出了制导系统的一致渐进稳定性,并利用无源性方法分析了制导系统的一致渐进稳定条件,研究了隔离度对比例导引制导稳定性的影响。结果表明,制导系统的一致渐进稳定条件比寄生回路更加严格,而不完全解耦后残余的隔离度具有不确定性,其正反馈更易导致比例导引系统提前失稳并造成较大脱靶量。

导引头伺服系统隔离度与测试

角扰动隔离是导引头的一个重要功能,通常用隔离度来评价导引头的扰动隔离性能。为了实现对导引头隔离度的快速测试,本文分析了导引头直接稳定和间接稳定的扰动隔离原理,建立了导引头的隔离度模型,最后通过分析导引头的稳定回路结构,提出了一种适用于导引头伺服系统调试阶段的,基于dSPACE半实物仿真系统的隔离度测试方法。该方法通过在稳定回路中施加干扰信号实现隔离度的快速测试,不需要使用飞行仿真转台模拟载体运动。与传统测试方法相比,具有系统组成简单、测试速度快的特点。采用该方法对某红外成像导引头稳定回路进行了隔离度测试,测试结果接近于传统测试方法的测试结果,其误差<2dB,表明使用该方法测量导引头或其他动载体光电平台的隔离度是可行的。

平台导引头隔离度对导弹制导系统影响

弹簧力矩和阻尼力矩是平台导引头产生隔离度问题的主要因素,为了研究平台导引头隔离度对导弹制导系统的影响,建立了包含隔离度寄生回路的制导系统模型;在此模型的基础上,分析了隔离度与制导系统稳定性的关系;在雷达导引头典型噪声输入条件下,仿真得出了不同隔离度时对应的导弹脱靶量.结果表明:制导系统主要参数的变化会引起隔离度寄生回路稳定域的变化;弹簧力矩引起的隔离度越大,随着弹目距离接近制导系统越早发散,而阻尼力矩引起的隔离度变大时,制导系统发散时间推迟;导引头噪声输入下弹簧力矩引起的隔离度越大,脱靶量越大,阻尼力矩引起的隔离度越大,而脱靶量则变小.所得结论可以为导弹总体设计以及导引头相关指标论证提供理论指导.

全捷联导引头寄生回路影响与辨识校正

为研究隔离度寄生回路对全捷联导引头的影响,建立了全捷联制导模型,基于此模型通过无量纲变换获得了无量纲动力学模型,采用劳斯判据和系数冻结法研究了剩余飞行时间、制导参数、刻度尺偏差对制导稳定性的影响,利用伴随函数法研究了刻度尺偏差对脱靶量的影响。基于辨识理论提出了全捷联导引头刻度尺偏差的辨识方法。研究表明,刻度尺偏差会恶化全捷联制导系统稳定性,增加需用末导时间,利用辨识方法可准确辨识出导引头刻度尺偏差予以补偿。研究结论可为全捷联制导设计提供参考和帮助。

全捷联导引头寄生回路稳定裕度分析及校正网络设计

从工程应用角度分析了捷联导引头引起的寄生回路的数学模型。在频域内分析了由刻度尺误差、动力学延时对寄生回路稳定性的影响,根据幅值裕度和相角裕度计算出刻度尺误差和动力学延时允许的变化范围,在时域内对稳定边界进行了验证,证明了边界条件即为临界稳定状态。考虑寄生回路的影响提出了有效导航比的概念,分析了刻度尺误差对有效导航比的影响。对寄生回路提出了超前校正网络+增益控制,对寄生回路的幅值和相角裕度进行了设计,满足稳定性指标要求,补偿了刻度尺误差对有效导航比的影响,经仿真分析验证采用超前校正网络+增益控制,能够满足稳定裕度和比例导引控制有效导航比的要求,为工程研制提供理论参考。