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被动雷达导引头角跟踪系统设计与研究

吴宏宇  
【摘要】:反辐射导弹(ARM,Anti-RadiationMissile)是攻击和摧毁敌方电磁探测设备的强有力武器,特别是雷达设备、干扰设备等。自投入实战以来,发挥着极其重要的作用,在近期的几场局部战争如海湾战争、伊拉克战争等,反辐射导弹凸显神威,成为现代战争实施空袭、开辟空中通道、压制并摧毁敌方防空雷达系统的主要攻击武器。 被动雷达导引头(PRS,PassiveRadioSeeker)是反辐射导弹的关键组成部分,其主要功能是完成对辐射源的截获和跟踪,其技术性能将直接影响反辐射导弹的作战性能。 角跟踪系统是导引头控制系统的核心,主要功能是完成对目标的搜索、截获与跟踪,以及当导弹受到外界因素影响而产生扰动(导弹过载、气流扰动、发动机推力扰动等)时,保持天线波束在惯性空间的指向。角跟踪系统设计在导引头总体设计中占有十分重要的地位,它对于发现目标、跟踪目标以及准确测量目标位置信息都起着十分重要的作用。此外,视线角速度信号作为采取比例导引制导率的导弹制导控制系统而言是一个十分关键的参数,其精度对导弹制导精度产生重要的影响。 为满足作战需求,提高作战使用性,提高被动雷达导引头角跟踪系统的某些性能指标,可提高导引头对环境的适应性,在一定程度上提高导弹的作战性能,因此对被动雷达导引头角跟踪技术进行研究已变得十分重要。 本文首先系统地阐述了被动雷达导引头角跟踪系统的总体设计与实现、伺服稳定系统设计、等。提出了基于框架式陀螺、伺服电机、减速器、经典PID控制系统的陀螺稳定平台控制方案。稳定回路基于陀螺仪的定轴性和进动性实现被稳定负载的稳定和控制作用。角跟踪回路则实现了使系统快速、准确和稳定的位置控制。 其次对角跟踪系统中视线角速度提取方式以及滤波方法进行了研究。完成了角跟踪系统各环节数学模型的建立及其数学仿真工作。出于理论分析及控制参数拟定的需要,建立了角跟踪系统的数学模型,在此基础上,通过Matlab/Simulink软件,对角跟踪系统进行了仿真,并给出了角跟踪系统主要技术指标的仿真结果。 最后对角跟踪系统进行了初步的性能调试,对实际跟踪状态下出现的导引头输出的视线角速度和角位置信号存在比较规则的小幅周期振荡现象进行了理论研究与分析,通过设计改进,实现了对伺服系统极限环振荡的有效抑制。


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