[發明專利]全捷聯導引頭光學系統角振動主動隔振方法

有效

• 申請號: 201310254141.1
• 申請日: 2013-06-24
• 公開（公告）號: CN103324799A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 孫輝;關永亮;劉波;賈宏光
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 田春梅

1.全捷聯導引頭光學系統角振動主動隔振方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

步驟一、建立物理模型

將全捷聯導引頭的光學系統（2）的中部與球鉸（1）固定連接，光學系統（2）通過球鉸（1）與彈體（7）連接；光學系統（2）的后端通過彈簧（6）和作動器（3）連接到彈體（7）上，作動器（3）和彈簧（6）在同一直線上；在作動器（3）和光學系統（2）之間連接一力傳感器（4），用于測量作動器（3）和光學系統（2）之間的作用力；在彈簧（6）與光學系統（2）之間連接一第二加速度傳感器（5），用于測量彈簧（6）的連接點處的加速度；在球鉸（1）與彈體（7）的鉸接觸處連接一第一加速度傳感器（8），用于測量沿導彈徑向的加速度；

步驟二、建立力學模型

根據步驟一所述的物理模型建立力學模型，設光學系統轉動慣量為J，彈體（7）的線振動激勵輸入為x₁，彈體（7）的角振動激勵輸入為θ₁，光學系統（2）相對于鉸接點的不平衡質量為Δm，光學系統（2）距離球鉸（1）中心的距離為r₁，光學系統（2）的角振動響應為θ₂，彈簧（6）與彈體（7）連接點的位移為x₂，彈簧（6）與光學系統（2）連接點的位移為x₃，彈簧（6）的剛度為k，近似Sky-Hook阻尼器（11）的阻尼值為c，沿光軸方向球鉸（1）的中心距彈簧（6）的作用點的距離為r；設光學系統（2）的角振動為微幅振動，即sinθ₁=θ₁和sinθ₂=θ₂；設鉸接觸的摩擦力為0；設彈簧（6）與作動器（3）在光學系統（2）進行角振動時相對于光學系統（2）垂直；

由力學模型得：

x₂=x₁+rθ₁???①

x₃=x₁+rθ₂???②

Jθ··2+cr(x·3-x·1)+kr(x3-x2)=0]]>???③

由公式①至公式③得，Jθ··2+cr2θ·2+kr2θ2=kr2θ1]]>④

對公式④進行拉普拉斯變換，并用jω代替s，得到輸入與輸出的正弦傳遞函數為G(jω)=θ2(jω)θ1(jω)=11-(ω/ωn)2+j(2ξω/ωn),]]>即為經典Sky-Hook阻尼模型，其中，ω_n²=kr²/J，2ξω_n=cr²/J；

上述經典Sky-Hook阻尼模型的振動傳遞率為

TR=|G(jω)|=1(1-(ω/ωn)2)2+(2ξω/ωn)2;]]>

步驟三、建立控制模型

根據步驟二所述的力學模型建立作動器（3）的控制模型為其中，F為作動器（3）產生的力；

步驟四、根據步驟一所述的物理模型、步驟二所述的力學模型和步驟三所述的控制模型，得到力反饋的閉環傳遞函數為

Gf(s)=Fcr(x·3-x·1)=G1(s)G2(s)1+G1(s)G2(s)H(s)]]>

其中，G₁(s)為PID控制器G₂(s)為作動器（3）的控制模型，H(s)為加速度傳感器控制模型；

通過調整PID控制器的數值，使得步驟三所述的控制模型成立，進而控制作動器（3）實現預期的隔振效果，完成全捷聯導引頭光學系統角振動的主動隔振方法。