[發(fā)明專利]利用加速度計(jì)實(shí)現(xiàn)過載駕駛儀的控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110274757.6
• 申請(qǐng)日: 2011-09-15
• 公開（公告）號(hào): CN102425980A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林德福;范世鵬;王江;路宇龍;段鑫堯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F42B15/01
• 分類號(hào): F42B15/01
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 張利萍;高燕燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有抗高過載能力的控制方法，尤其涉及一種利用加速度計(jì)實(shí)現(xiàn)過載駕駛儀的控制方法。?

背景技術(shù)

1967年，Alfred提出利用多個(gè)加速度計(jì)測量載體的線加速度和角加速度，設(shè)想了五種加速度計(jì)構(gòu)型和相應(yīng)的角速率解算算法；設(shè)計(jì)出的9加速度計(jì)配置方案得到廣泛認(rèn)可。以此為基礎(chǔ)研制的無陀螺慣性導(dǎo)航系統(tǒng)樣機(jī)，姿態(tài)精度達(dá)到0.082°/h。該系統(tǒng)配置九個(gè)加速度計(jì)，成本較高，占用體積龐大，在炮射導(dǎo)彈上的工程實(shí)現(xiàn)具有難度。另外，該系統(tǒng)的位置精度不高，只適用于長時(shí)間工作導(dǎo)航系統(tǒng)的角速率測量。?

目前，MEM陀螺正處于發(fā)展階段。由于MEMS陀螺器件的工藝復(fù)雜，性能較低和抗過載能力有限等原因，對(duì)于炮射導(dǎo)彈來說，采用陀螺敏感角運(yùn)動(dòng)的技術(shù)并不成熟。而MEMS加速度計(jì)器件的制造工藝簡單，成本低廉，性能良好，加速度計(jì)的抗過載能力可達(dá)10000以上。因此，加速度計(jì)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)工程領(lǐng)域中，而無陀螺慣性導(dǎo)航系統(tǒng)也已成為當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn)。該系統(tǒng)以加速度計(jì)為主要元件，利用物理學(xué)上的“桿臂效應(yīng)”，通過多個(gè)加速度計(jì)輸出信息的線性組合獲取運(yùn)動(dòng)載體的角運(yùn)動(dòng)和線運(yùn)動(dòng)信息。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)彈體的動(dòng)態(tài)特性，利用過載與角速率之間的函數(shù)關(guān)系，提出了一種利用加速度計(jì)實(shí)現(xiàn)過載駕駛儀的控制方法，通過過載駕駛儀重復(fù)利用加速度計(jì)構(gòu)造阻尼內(nèi)回路的方法，進(jìn)行數(shù)學(xué)仿真驗(yàn)證，并提出相應(yīng)的工程實(shí)現(xiàn)方案。?

該利用加速度計(jì)實(shí)現(xiàn)過載駕駛儀的控制方法，包括以下步驟：?

第一步：計(jì)算在慣性坐標(biāo)系下彈體姿態(tài)角速率與過載之間的函數(shù)關(guān)系：?

其中，?ψ分別為彈體的俯仰角和偏航角，θ為彈道傾角，V為彈體的飛行速度，b_α為彈體的氣動(dòng)參數(shù)，代表1°攻角所產(chǎn)生的彈道傾角變化量，?分別為彈體坐標(biāo)系下Oy_b、Oz_b方向上彈體的質(zhì)心過載；?

第二步：在彈道特征點(diǎn)處，采用古典控制理論的根軌跡方法得到過載駕駛儀的阻尼回路增益K_g和穩(wěn)定回路的增益K_A：首先在彈道上選取特征點(diǎn)，確定特征點(diǎn)出導(dǎo)彈的各項(xiàng)參數(shù)，包括空氣密度和飛行速度，并計(jì)算氣動(dòng)參數(shù)以及特征點(diǎn)處彈體傳遞函數(shù)的各項(xiàng)系數(shù)，即彈體無阻尼振蕩頻率T_m、阻尼μ_m、氣動(dòng)增益?和氣動(dòng)時(shí)間常數(shù)T_i，彈體傳遞函數(shù)如下所示：?

(0.2)?

其中，傳遞函數(shù)各系數(shù)與氣動(dòng)參數(shù)的關(guān)系如下所示：?

(0.3)?

T=1aα+aωbα,μm=aω+bα2aα+aωbα]]>

其中，a_ω、a_α、b_α、b_δ均為導(dǎo)彈彈體氣動(dòng)參數(shù)，由風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)給出；?

第三步：基于第一步所得到的結(jié)果，利用彈體坐標(biāo)系下加速度計(jì)信號(hào)構(gòu)造阻尼回路，以加速度計(jì)實(shí)現(xiàn)了過載駕駛儀：對(duì)于捷聯(lián)安裝的加速度計(jì)，所得信號(hào)是彈體坐標(biāo)系下兩個(gè)方向的過載a_yb、a_zb，利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，在滾轉(zhuǎn)角γ已知的情況下，得到準(zhǔn)彈體坐標(biāo)系的過載?