其中GB(s)是波控系统的动力学表达式,Gg(s)是角速率陀螺的动力学。若不满足GB(s)Gg(s)=1,则系统隔离度不为0,导引头输出的视线角信息对弹体姿态角速度不能完全解耦。
只有满足GB(s)Gg(s)=1,才能消除弹体扰动对视线角的扰动,也就是实现真正意义上的解耦。
3.3 分析结论
以往的理论分析,都是忽略掉导引头各环节的动力学特性,只考虑各环节增益。若Kp,Kg,KB分别代表导引头测角环节、角速度陀螺、波控系统的增益,根据公式(5),可得隔离度表达式为:
从真实视线角速度t到导引头输出的视线角速度 的传递函数为:
(1)对弹体扰动的解耦
认为1/KB是波控系统的刻度因数,用Ks表示。则认为角速率陀螺与波控系统的刻度因数误差Kg-1/KB,也就是Kg-Ks,是造成全捷联相控阵雷达导引头隔离度的主要原因。只有当角速率陀螺刻度尺Ks与波控系统刻度尺Kg一致,且以相同的规律波动时,也即Ks=-1/KB,才能消除弹体扰动对视线角的扰动,也就是实现真正意义上的解耦。
(2)时间常数
导引头时间常数tSD=Ks/KpK,为了导引头输入的视线角速度与输出的视线角速度稳态增益为1,则Ks=1,所以tSD=1/KpK。时间常数与测角机构增益Kp和运放增益K相关,又因为测角机构的增益Kp≈1,时间常数只与运放增益K相关,K越大,时间常数越小。
4 仿真验证
4.1 各环节动力学对导引头隔离度影响
导引头参数:
增益:令Ks=1,且Kg=1,则刻度因数导致的隔离度问题不存在。
动力学特性:由于角速度陀螺的二阶特性,数据更新周期、测量延时以及波控系统的数据测量周期对导引头隔离度有明显影响[13]~[17]。所以在本次仿真中对于角速度陀螺,考虑数据更新周期、测量延时、陀螺二阶特性;对于波控系统,考虑数据测量周期;对于导引头测角环节,不考虑其动力学特性。
输入:弹体扰动角度幅值为1°、频率为3Hz,输入的视线角速度为0。
相控阵雷达导引头目标视线角速度输出曲线如图6所示。由图6所示仿真结果可知,导引头输出的视线角速度幅值约为0.25°/s。由于仿真中给出的导引头输入的视线角速度为0,所以导引头输出的视线角速度是由弹体扰动引起的。将导引头输出的视线角速度与输入的弹体姿态角速度相除,计算可得相控阵雷达导引头隔离度约为1.33%(目标视线角速度幅值与弹体扰动角速度幅值之比)。