[发明专利]全捷联导引头光学系统角振动主动隔振方法有效
申请号: | 201310254141.1 | 申请日: | 2013-06-24 |
公开(公告)号: | CN103324799A | 公开(公告)日: | 2013-09-25 |
发明(设计)人: | 孙辉;关永亮;刘波;贾宏光 | 申请(专利权)人: | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 |
主分类号: | G06F17/50 | 分类号: | G06F17/50 |
代理公司: | 长春菁华专利商标代理事务所 22210 | 代理人: | 田春梅 |
地址: | 130033 吉*** | 国省代码: | 吉林;22 |
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摘要: | 全捷联导引头光学系统角振动主动隔振方法涉及全捷联导引头光学系统隔振技术领域,该方法是在光学系统和弹体之间引入球铰连接,通过设计使光学系统的质心与球铰中心重合,从而使结构线振动不引入耦合角振动;然后通过构造Sky-Hook阻尼模型,使角振动响应和角振动激励成为经典Sky-Hook模型,从而可以根据系统对隔振效果的要求,选择合适的弹簧刚度和阻尼值;最后通过对角振动进行的角振动隔振主动控制,使弹体在角振动激励下,光学系统的角振动响应既能在导弹机动频段内有较好的姿态复现性,又能够在噪声振动频段进行有效的隔离振动。 | ||
搜索关键词: | 全捷联 导引 光学系统 振动 主动 方法 | ||
【主权项】:
1.全捷联导引头光学系统角振动主动隔振方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:步骤一、建立物理模型将全捷联导引头的光学系统(2)的中部与球铰(1)固定连接,光学系统(2)通过球铰(1)与弹体(7)连接;光学系统(2)的后端通过弹簧(6)和作动器(3)连接到弹体(7)上,作动器(3)和弹簧(6)在同一直线上;在作动器(3)和光学系统(2)之间连接一力传感器(4),用于测量作动器(3)和光学系统(2)之间的作用力;在弹簧(6)与光学系统(2)之间连接一第二加速度传感器(5),用于测量弹簧(6)的连接点处的加速度;在球铰(1)与弹体(7)的铰接触处连接一第一加速度传感器(8),用于测量沿导弹径向的加速度;步骤二、建立力学模型根据步骤一所述的物理模型建立力学模型,设光学系统转动惯量为J,弹体(7)的线振动激励输入为x1,弹体(7)的角振动激励输入为θ1,光学系统(2)相对于铰接点的不平衡质量为Δm,光学系统(2)距离球铰(1)中心的距离为r1,光学系统(2)的角振动响应为θ2,弹簧(6)与弹体(7)连接点的位移为x2,弹簧(6)与光学系统(2)连接点的位移为x3,弹簧(6)的刚度为k,近似Sky-Hook阻尼器(11)的阻尼值为c,沿光轴方向球铰(1)的中心距弹簧(6)的作用点的距离为r;设光学系统(2)的角振动为微幅振动,即sinθ1=θ1和sinθ2=θ2;设铰接触的摩擦力为0;设弹簧(6)与作动器(3)在光学系统(2)进行角振动时相对于光学系统(2)垂直;由力学模型得:x2=x1+rθ1 ①x3=x1+rθ2 ②J θ · · 2 + cr ( x · 3 - x · 1 ) + kr ( x 3 - x 2 ) = 0 ]]> ③由公式①至公式③得,J θ · · 2 + cr 2 θ · 2 + kr 2 θ 2 = kr 2 θ 1 ]]> ④对公式④进行拉普拉斯变换,并用jω代替s,得到输入与输出的正弦传递函数为G ( jω ) = θ 2 ( jω ) θ 1 ( jω ) = 1 1 - ( ω / ω n ) 2 + j ( 2 ξω / ω n ) , ]]> 即为经典Sky-Hook阻尼模型,其中,ωn2=kr2/J,2ξωn=cr2/J;上述经典Sky-Hook阻尼模型的振动传递率为TR = | G ( jω ) | = 1 ( 1 - ( ω / ω n ) 2 ) 2 + ( 2 ξω / ω n ) 2 ; ]]> 步骤三、建立控制模型根据步骤二所述的力学模型建立作动器(3)的控制模型为
其中,F为作动器(3)产生的力;步骤四、根据步骤一所述的物理模型、步骤二所述的力学模型和步骤三所述的控制模型,得到力反馈的闭环传递函数为G f ( s ) = F cr ( x · 3 - x · 1 ) = G 1 ( s ) G 2 ( s ) 1 + G 1 ( s ) G 2 ( s ) H ( s ) ]]> 其中,G1(s)为PID控制器
G2(s)为作动器(3)的控制模型,H(s)为加速度传感器控制模型;通过调整PID控制器的数值,使得步骤三所述的控制模型成立,进而控制作动器(3)实现预期的隔振效果,完成全捷联导引头光学系统角振动的主动隔振方法。
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