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稳定平台技术是精确制导武器的核心技术之一,在弹载系统中,陀螺平台是普遍采用的稳定平台形式。半捷联稳定平台去除了角速率陀螺,平台惯性角速度信号是通过间接计算得到。与陀螺稳定平台相比,半捷联稳定平台具有系统结构相对简单、体积小的优点。因此半捷联稳定平台技术成为国内外相关领域研究的热点。
由于半捷联稳定平台系统中省略了角速率陀螺,稳定控制所需的平台惯性角速率信号通过导弹角速率和平台相对导弹的角速率叠加得到。导弹角速率通过弹载惯导测量得到,具有很高的精度和带宽;平台相对导弹的角速率信号通过框架角位置传感器间接计算得到,是影响半捷联平台稳定性能的关键因素。平台相对角位置测量精度和测量速度直接影响了半捷联平台相对角速率的精度和带宽。如何获得高质量的相对角速率信号是半捷联系统的关键技术问题,本文结合半捷联稳定控制技术对如何获得高质量的角速率信号进行了重点研究。
常用的角位置传感器主要有旋转变压器、精密电位计、码盘、圆感应同步器等,其中圆感应同步器在环境适应性和测量精度方面具有综合优势。圆感应同步器是一种多极感应元件,由于多极结构对误差具有补偿作用,因此圆感应同步器具有很高的测量精度,被广泛应用于高精度伺服转台、雷达天线、火炮和无线电望远镜的定位跟踪以及高精度位置检测系统中。
针对半捷联稳定平台的关键技术问题,本文提出了一种基于圆感应同步器的测速方法并设计了测速系统。该测速系统的输出信号相位滞后小,能够在较宽动态范围内对输入信号进行跟踪,并保持良好的滤波效果。该测速系统应用于半捷联系统中,能够提高系统的控制精度,这为国内半捷联稳定技术的进一步发展进行了探索。
本文首先介绍了课题的研究背景和该领域国内外的发展现状,然后根据幅度细分法提出了测速系统的实现方案。主要工作有以下几个方面:设计并实现了基于圆感应同步器的信号处理电路,并完成了调试;在CPLD中实现了系统的控制逻辑;设计了速度解算算法,并在DSP中实现,完成了仿真和实验验证;在此基础上设计了半捷联系统稳定回路的控制器,仿真验证了测速系统的有效性。结果表明,该测速系统能够保证较快的跟踪速度和测量精度,能够满足半捷联稳定平台的需要。