框架式紅外導(dǎo)引頭伺服系統(tǒng)跟蹤特性研究

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，用來完成對目標(biāo)的自動搜索、識別和跟蹤。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)定平臺研究為背景，以平臺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

中圖分類號：TP302

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號文章編號：16727800（2015）012000504

0 引言

近年來精確制導(dǎo)武器在幾次局部戰(zhàn)爭中顯示出超常的作戰(zhàn)能力，已成為現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭的主角，使得現(xiàn)代戰(zhàn)爭的形態(tài)發(fā)生了根本變化，并不斷影響著戰(zhàn)爭的進(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。隨著可見光、微光以及紅外成像等光電探測技術(shù)的迅猛發(fā)展，光電制導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣，精度也越來越高[13]。

1 導(dǎo)引頭探測性能指標(biāo)

①分辨率：空間角分辨率不大于0.4mrad，視場不小于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測量視線角速度精度（3σ）：不大于0.1°/s；⑤測量視線角精度（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

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)動模型，利用Matlab/Simulink軟件，對導(dǎo)彈追蹤目標(biāo)的過程進(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)：

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[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）