Target Seeker Gyro and Controls

A composite target seeker gyro with dual spectral range infrared rays and millimeter waves, and the associated control methodology are developed. The static pressure air floated ball bearing is used to sustain the outer frame, the optical fiber and wave guide are used to transmit these two kinds of signals to the rear part of the gyro, and the stator coils are used to get non contact angular measurement. Composite guiding, scanning, tracing and controlling can be achieved, the maximum tracing angular velocity can be as high as 16(°)/s.

导引头伺服机构的控制系统分析与设计

针对导引头伺服装置的特点,推导了装置在搜索和跟踪工作模式下的输入输出特性,并重点分析了在这两种工作模式下,装置指令跟踪性能和扰动隔离性能之间的差异,指出了传统的只考虑陀螺稳定回路的系统隔离度指标确定与测试方法的局限性,同时提出了采用位置回路补偿陀螺随机漂移误差的方法。该研究为导引头伺服装置,以及其相关光电稳定跟踪装置的陀螺选型、控制系统设计及性能指标测试提供了参考和理论依据。

单轴光纤陀螺寻北仪

光纤陀螺寻北仪采用单光纤陀螺和双加速度计组合技术方案,通过二位置法测量消除了光纤陀螺的常值漂移和加速度计偏值的影响。通过增加一个从初始位置逆时针旋转90°的采样位置,实现了全方位寻北。为了消除静基座寻北时基座扰动对寻北精度的影响,基于抗差估计理论采用了高崩溃污染率的初值辅以IGGⅢ方案迭代解算的混合新算法。系统简单,容易实现且性能稳定。测试结果显示在5min之内寻北精度小于3′。

数字信号处理技术在陀螺多位置寻北仪中的应用

在分析陀螺多位值寻北仪工作原理的基础上,采用求平均值和数字滤波处理陀螺输出数据,并比较了寻北结果重复性。试验表明:数字滤波后寻北精度明显提高。为进一步提高寻北精度,比较了数字滤波、AR(2)模型、小波滤波和Kalman 滤波四种信号处理方法。结果表明:数字滤波、AR(2)模型和小波滤波均可以提高陀螺输出信号重复性,小波尺度重构出来的信号方差比原始信号方差降低一个数量级,Kalman 滤波器使陀螺输出重复性提高30 倍。由于这些方法使陀螺输出更加平稳,因而有利于提高指北仪最终寻北精度。

动力陀螺式导引头跟踪能力分析

动力陀螺式导引头(下文中简称导引头)的跟踪能力是影响制导精度的主要因素之一。为分析导引头跟踪能力,定义了导引头跟踪能力性能指标。通过建立导引头的耦合动力学模型,对稳像及跟踪能力的传递函数及动力学模型稳定性进行解析和频域分析。从动力学稳定性的角度得出了限制导引头跟踪能力的根本原因。通过对比导引头半实物仿真与数学仿真结果,验证了动力学模型的精确性。为减小稳态失调角,提高导引头的跟踪能力,提出了PI校正,仿真分析发现通过调整比例积分系数可以达到减小失调角并且不降低其他性能指标的目的。进一步探讨了在导引头失调角为0时目标视线角速度信息的提取方法。此文可以为导引头动力学及控制系统设计提供指导。

抗野值自适应卡尔曼滤波方法的研究

针对陀螺漂移信号中野值的不良影响,从量测噪声自适应Kalman滤波算法出发,首次提出了抗野值自适应Kalman滤波方法,并在其基础上进行了分析,提出一种改进的算法。通过对某型号高精度寻北仪中的试验证明,该算法能够有效去除寻北仪信号中的野值,提高寻北仪的寻北精度,并且对系统的量测噪声不敏感。

某导引头陀螺进动控制理论研究

为实现精确控制某型号导引头搜索和跟踪目标,从理论上推导和分析了该导引头中陀螺仪的运动控制方法。分析了该型号导引头中陀螺仪的结构、特点、作用与工作原理。根据陀螺技术方程和导引头的陀螺仪结构特点建立了陀螺运动模型。在建立弹体坐标系以及莱查坐标系的基础上,通过分析陀螺仪在给定的典型电流作用下所受的控制力矩,推导和分析了陀螺仪的运动规律。通过上面的推导和分析,得到结论:只有与陀螺转子转动频率相同的交流电流才能作为跟踪进动电流;进动方向由进动电流的初始相位决定。同时给出了陀螺转子在典型电流作用下的顶点轨迹。为精确控制该导引头中陀螺仪的运动提供了理论依据。

末制导炮弹用位标器陀螺

本文讨论了末制导炮弹复合制导弹体制的位标器陀螺的结构、快速驱动方案和控制方法。

激光仿真导引头陀螺稳定控制的研究

分析和研究了某激光仿真导引头陀螺稳定系统的结构、特点、作用及其进动原理。分析和讨论了陀螺转子所受的各种力矩。在理论分析的基础上,根据陀螺技术方程建立了陀螺运动的数学模型以及Matlab仿真框图。利用Matlab仿真软件对陀螺运动进行了多种条件下的仿真。通过讨论和分析不同条件下的仿真结果,得到了一些关于此导引头陀螺控制的重要结论。

红外导引头位标器陀螺的方位效应研究

方位效应是同轴安装式位标器陀螺的一个固有缺点,它会给导引头带来诸多不利影响。文中详细分析了方位效应对陀螺的旋转磁场和进动磁场的影响,指出了方位效应的存在不仅会减小陀螺的有用力矩还会带来通道间的耦合。此外,方位效应还会影响信号的调制和跟踪的性能。给出了三种减小方位效应的方法,并重点介绍了一种新型结构的位标器陀螺,这种结构的陀螺跟踪范围大,方位效应小。

具有解析快速寻北功能的平台系统工作及组成原理

介绍了一种基于解析方法的快速寻北原理 ,提出了利用原有的平台罗经结构静态水平状态下北向方位角的测量方法 .给出基于原平台罗经结构的系统框图 ,在HP6平台罗经上的原理性实验中取得了令人满意的效果 .利用该方法 ,可将原来平台罗经快速找北时间由半小时缩到 3～ 5min 。

带误差补偿的二位置寻北仪设计

带误差补偿的二位置寻北仪系统包括电源、转机结构、控制电路、计数器等。其补偿算法推导基于陀螺和加速度计一次误差补偿模型,以降低陀螺随机漂移及加速度计的零位漂移对寻北精度的影响。同时再利用由典型静态误差源产生的寻北误差与方位角三角函数成正比或为常值,以罗差修正寻北结果进一步提高寻北精度。

基于矢量调制法的寻北仪

基于矢量调制法原理,介绍了一套寻北仪设计方案,并详细叙述了该仪器的物理实现方法和算法原理。对影响其精度的主要因素作了详细分析,仿真计算和实验验证了上述理论分析的合理性,并解算出较高精度的测量结果。

基于动调陀螺的多位置寻北仪的转位误差分析

针对实验过程中转台在每个转位处存在的转位误差对系统寻北精度的影响,介绍了动调陀螺多位置寻北仪的工作过程及真北解算原理,进行了转位误差对寻北精度影响的误差分析。运用误差理论和偏导数原理,推导出转位误差与寻北误差二者之间的关系模型。理论分析及实验结果表明,在相同寻北位置数的情况下,转位误差越小寻北精度越高;同时在一定的转位误差时,寻北位置数越多则寻北精度越高。根据理论分析,提出了两种不同的误差补偿方法。

采用不同导引头的激光制导航弹捕获概率对比分析

激光制导航弹经过一段零指令方案飞行捕获到目标后转入末制导,在零指令方案飞行段,风标弹导引头的指向沿空速矢量方向,比例弹导引头的指向沿弹轴方向,二者相差一个角度,此角度无风时为α,有风时为αW。通过分析无风时α和有风时αW的变化规律以及制导航弹捕获目标的条件,以等效视场角的方法对比分析二者的捕获概率.通过蒙特卡洛打靶,得出二者捕获概率无显著差异的结论。

大跟踪场图像导引头位标器设计

针对有限结构尺寸下设计大跟踪视场位标器的难点,该文对某低成本电视图像导引头位标器的设计进行了研究。采用双框架动力陀螺稳定位标器,通过优化设计位标器的结构和关键器件,不仅实现有限结构尺寸下的大跟踪视场,而且可以实现图像探测系统整体稳定和减小电磁干扰对图像探测系统的影响。理论分析表明:该位标器动力陀螺的章动振幅很小。

位标器陀螺转子的动平衡问题探讨

转子上的不平衡会给位标器陀螺带来振动和绕动,影响系统的性能和寿命。以前应用较多的自由状态下的调动平衡的方法,设备繁多,试验过程复杂;文中重点介绍了一种用机械轴锁定位标器陀螺的平衡方法,并给出了试验数据。这种新方法原理简单成熟,操作方便,结果可靠。

捷联干涉仪导引头旋转弹体角运动解耦设计

捷联导引头在结构上与弹体固连,由于耦合有弹体角运动信息,从而不能直接得到比例导引所需的制导信号。针对采用相位干涉仪制导的旋转导弹,分析了相位干涉仪的测角机制,探讨了弹体角运动解耦原则。最后,提出了一种采用动力陀螺实现弹体角运动解耦的可行性方法,并易得到比例导引所需要的制导信号。仿真结果表明,该方法可以很好地隔离弹体角运动的影响,去耦效果良好,具有一定的工程可行性。

位标器光学陀螺转子动平衡方法研究

提出了一种利用动平衡机和光学测试平台模拟目标相结合对转子的不平衡力和不平衡力偶进行同时平衡的方法。重点分析了不平衡力偶对陀螺系统的影响和测量方法,并结合陀螺转子结构特点,提出减少不平衡力和不平衡力偶相互影响的调试方法。在陀螺转子调试中本方法提高了动平衡的效率。

大离轴角发射导弹导引头跟踪回路对制导系统影响分析

针对大离轴角发射的红外型导弹采用平台式导引头跟踪回路的特点,分析了平台式导引头跟踪系统的稳定回路增益变化、速率陀螺的加速度敏感特性以及弹体的运动耦合这三个不确定性对导弹制导控制系统的稳定性以及最终脱靶量的影响。通过仿真表明,这三个不确定性对制导系统有重要的影响。文中研究对导引头跟踪回路系统的工程实现有一定的理论指导和参考意义。