船載通信天線控制系統(tǒng)的穩(wěn)定設(shè)計(jì)
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由圖l(a)可得：
當(dāng)A=0°時(shí)，縱搖速度為ωp=0，只有橫搖量ωy；當(dāng)A=90°時(shí)，橫搖速度為ωy=0，只有縱搖量ωp。在天線主動(dòng)驅(qū)動(dòng)和載體擾動(dòng)的共同作用下，天線各軸的總的旋轉(zhuǎn)速度為：
式(2)～式(4)是船體三維擾動(dòng)在天線三軸上的反映，伺服控制系統(tǒng)可以采用開(kāi)環(huán)補(bǔ)償消除其對(duì)天線跟蹤的影響。式(5)～式(7)是天線三軸在慣性空間總的轉(zhuǎn)動(dòng)信息，伺服控制系統(tǒng)可以采用閉環(huán)方式消除其對(duì)天線跟蹤的影響。因此，設(shè)法正確測(cè)量出這些信息，并采取合適的控制模式，抑制擾動(dòng)使天線快速、穩(wěn)定跟蹤目標(biāo)是伺服系統(tǒng)抗擾動(dòng)設(shè)計(jì)的核心。
2 抗擾動(dòng)設(shè)計(jì)
船搖擾動(dòng)是作為一種干擾信號(hào)引入伺服系統(tǒng)，穩(wěn)定控制的原理就是檢測(cè)這種干擾，采取閉環(huán)或開(kāi)環(huán)方式降低或消除其影響。擾動(dòng)隔離方法主要有：速率陀螺前饋補(bǔ)償、速率陀螺反饋控制、復(fù)合控制等方法。由于陀螺閉環(huán)控制本質(zhì)上是誤差調(diào)整方式。陀螺測(cè)量出的是綜合擾動(dòng)信息，無(wú)法區(qū)分?jǐn)_動(dòng)信息分量和隨動(dòng)信息分量。所以陀螺環(huán)路在對(duì)擾動(dòng)信息進(jìn)行抑制的同時(shí)，也對(duì)天線的主動(dòng)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)抑制，降低了系
統(tǒng)的響應(yīng)速度，同時(shí)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差。相對(duì)而言，前饋補(bǔ)償是開(kāi)環(huán)調(diào)整方式，測(cè)量出的就是擾動(dòng)信息，把此信息加入速度環(huán)的輸入端，使天線軸以與船搖相反的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，起到補(bǔ)償作用。同時(shí)，由于不改變跟蹤環(huán)路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，使系統(tǒng)的帶寬不受影響、環(huán)路的穩(wěn)定性好。
2．1 補(bǔ)償原理
前饋補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ鞘固炀€向與擾動(dòng)相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以克服擾動(dòng)的影響。依據(jù)上述三維擾動(dòng)在天線三軸上的反映，合理設(shè)計(jì)陀螺的安裝位置，使之感應(yīng)出船搖引起的天線三軸相對(duì)于慣性空間的運(yùn)動(dòng)速度，把這種運(yùn)動(dòng)速度作為對(duì)天線的擾動(dòng)，加入速度環(huán)的輸入端，使天線軸轉(zhuǎn)動(dòng)與船搖方向相反、大小相等的速度量，起到抑制作用。
2．2 控制實(shí)現(xiàn)
天線跟蹤設(shè)備的三軸穩(wěn)定控制采用測(cè)速機(jī)作為速度反饋，編碼器作為位置反饋，并將船搖擾動(dòng)經(jīng)速率陀螺檢測(cè)前饋于速度回路。工作原理框圖如圖2所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/157162.htm
圖2中，K1W1為位置回路校正控制傳遞函數(shù)；K2W2為速度回路閉環(huán)傳遞函數(shù)，F(xiàn)(S)為補(bǔ)償通道傳遞函數(shù)，系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：
由式(8)可知：回路跟隨能力是由
項(xiàng)決定，而船搖擾動(dòng)消除能力由
項(xiàng)決定。從第二項(xiàng)可以看出消除船搖擾動(dòng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)角速度量由兩部分組成，一是慣性空間中視軸被擾動(dòng)的當(dāng)前角速度(目標(biāo)靜止)。二是由補(bǔ)償回路給出的當(dāng)前時(shí)刻擾動(dòng)量通過(guò)速度回路給出的電機(jī)驅(qū)動(dòng)角速度。
評(píng)論