滚转角速度对两轴稳定平台的影响分析*

张江华,刘 辉,张 翔

(西安电子工程研究所,西安 710100)

0 引言

比例导引系统在现代导弹中广泛应用,这种制导体制要求导引头能够直接输出相对惯性空间的视线角速度。由于导弹飞行过程中在方位、俯仰、滚转轴上都可能存在扰动。Peter J.Kennedy[1]对比研究了直接和间接式稳定系统对扰动隔离影响;Ki-Jun Seong[2]研究了利用LQG/LTR控制器以改善系统非线性影响;Sabyasachi Mondal[3]利用内部模型控制器(IMC)研究了平台方位、俯仰扰动对两轴稳定系统影响。这些文献均未对滚转扰动如何影响方位、俯仰视线角速度输出进行专门分析。另一方面,导弹倾斜转弯机动时,滚转维可能存在较大角速度,滚转扰动会影响视线角速度输出。朱士青[4]认为弹体滚转扰动频率相对较高,常规两轴稳定系统难以有效隔离高频扰动,并提出采用前馈补偿来减小滚转扰动影响。然而实际飞行试验表明,即使弹体只有低频滚转扰动,当滚转角速度比较大以后(如滚转扰动幅度大、频率低)也会严重影响导引头视线角速度输出。滚转扰动对导引头方位/俯仰视线角速度输出的影响机理还需进一步深入研究。

1 弹体扰动对视线角速度影响分析

导弹相对于惯性空间的旋转角速率在弹体坐标系内的向量:

(1)

式中:脚标B代表弹体,x,y,z分别代表3个轴向,脚标I代表弹体相对惯性空间;上标T为矩阵转置。

弹体相对于惯性空间的旋转角速率在内框坐标系下的向量表示为[5]:

(2)

式中：下标P代表内框架坐标系。外框到内框的坐标变换矩阵为: