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(lái)完成對(duì)目標(biāo)的自動(dòng)搜索、識(shí)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(tái)研究為背景，以平臺(tái)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(duì)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(duì)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(duì)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(lèi)號(hào)：TP302

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)文章編號(hào)：16727800（2015）012000504

0 引言

近年來(lái)精確制導(dǎo)武器在幾次局部戰(zhàn)爭(zhēng)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(zhēng)的主角，使得現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的形態(tài)發(fā)生了根本變化，并不斷影響著戰(zhàn)爭(zhēng)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(jiàn)光、微光以及紅外成像等光電探測(cè)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(lái)越廣，精度也越來(lái)越高[13]。

1 導(dǎo)引頭探測(cè)性能指標(biāo)

①分辨率：空間角分辨率不大于0.4mrad，視場(chǎng)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(cè)量視線角速度精度（3σ）：不大于0.1°/s；⑤測(cè)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(duì)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(yǔ)

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(dòng)模型，利用Matlab/Simulink軟件，對(duì)導(dǎo)彈追蹤目標(biāo)的過(guò)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(cè)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(wèn)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(cè)控問(wèn)題研究[D].長(zhǎng)沙：國(guó)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(píng)價(jià)問(wèn)題研究[D].長(zhǎng)沙：國(guó)防科技大學(xué)，2008.

[6] 姬偉.陀螺穩(wěn)定光電跟蹤平臺(tái)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）