载体仿真设备的设计与实现

王贤亮，李红钢

(1.中国船舶重工集团公司第七一七研究所武汉光电国家实验室，湖北 武汉 430073;2.中国船舶重工集团公司第七一九研究所，湖北 武汉 430064)

0 引言

载体的振动可作为一个刚体来研究。一般来说，一个刚体有6个自由度，分别是纵向振动、横向振动、竖向振动、侧倾振动、纵倾振动和偏航振动。其中竖向振动、侧倾振动和纵倾振动具有较大的实用价值，而另外3种振动很少以振动的方式出现，因为在这3种振动中没有恢复力的存在［1－3］。因此我们主要研究侧倾振动、纵倾振动及竖向振动，对应数据输出量分别为横摇、纵摇及首摇。

1 光电载体平台运动的仿真模型

根据刚体振动的一般理论，对于1个自由度(侧倾振动、纵倾振动或竖向振动)的阻尼振动力学模型，当振动恢复力与路程成正比、阻尼力与速度成正比时，运动方程为如下形式:

式中:m为质量;k为阻尼系数;c为弹性系数;F(t)为干扰力。

对于舰载设备，干扰力主要来自迫使载体产生振动的波浪;对于机载设备，干扰力主要来自迫使载体产生振动的气流;而对于车载设备，干扰力主要来自路面障碍物的碰撞。无论是舰载、机载还是车载，其主要干扰力为一种周期性外力，载体在这种周期性外力的持续作用下引起的振动是强迫振动。

当干扰力为简谐力时(F(t)=F0*sin(ωt))，运动方程可改写为

式中:2n=k/m;wx=

这是一个二阶常系数微分方程，其通解由2部分组成:第1部分为刚体本身的固有振动，第2部分为干扰力引起的强迫振动。通解中的系数c1与c2为由边界条件所决定的待定系数。……