[發(fā)明專利]一種船載二自由度伺服系統(tǒng)低仰角跟蹤限速保護方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910514922.7
• 申請日: 2019-06-14
• 公開（公告）號: CN110120586B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃坤;顧新鋒;徐榮;劉童嶺;王喜權(quán);季輝;季海雨;郭浩;鐘明飛;田英國
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍63691部隊
• 主分類號: H01Q3/08
• 分類號: H01Q3/08;H01Q1/34
• 代理公司: 長沙國科天河知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

1.一種船載二自由度伺服系統(tǒng)低仰角跟蹤限速保護方法,其特征在于：包括以下步驟，

獲取天線方位角和天線俯仰角；

在天線方位角在側(cè)舷跟蹤閾值范圍、且天線俯仰角在低仰角閾值范圍時，獲取與采集的船橫搖信號對應(yīng)的限速閾值；船橫搖信號與限速閾值之間具有一一對應(yīng)的映射關(guān)系；

所述采集船橫搖信號的步驟包括：獲取多個船橫搖周期內(nèi)的船橫搖幅值最大值的正值；對多個正值取平均值，將平均值作為船橫搖幅值輸入信號；

根據(jù)誤差電壓輸出天線俯仰支路運動速度電壓，當(dāng)天線俯仰支路運動速度電壓達到限速閾值所對應(yīng)的電壓值時，輸出限速閾值對應(yīng)的電壓控制天線的運動速度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船載二自由度伺服系統(tǒng)低仰角跟蹤限速保護方法，其特征在于，設(shè)置船橫搖信號與限速閾值之間的一一對應(yīng)的映射關(guān)系的方法包括以下步驟：

船橫搖信號包括船橫搖幅值和船橫搖周期；根據(jù)船橫搖幅值和船橫搖周期獲得船橫搖速度；

根據(jù)船載二自由度伺服系統(tǒng)正常跟蹤狀態(tài)下輸出的誤差電壓信號與天線運動速度之間的迭代運算關(guān)系；以及側(cè)舷跟蹤狀態(tài)下船橫搖速度、目標速度、天線運動速度與誤差電壓的迭代運算關(guān)系獲得映射關(guān)系計算模型；

將上述計算模型中的船橫搖周期、正常跟蹤狀態(tài)下輸出的誤差電壓信號以及目標速度均等效為經(jīng)驗值，根據(jù)所述計算模型和采集的船橫搖幅值獲得天線運動速度作為天線速度閾值。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的船載二自由度伺服系統(tǒng)低仰角跟蹤限速保護方法，其特征在于，所述獲得映射關(guān)系計算模型的步驟包括：

根據(jù)船載二自由度伺服系統(tǒng)跟蹤環(huán)路中速度環(huán)路的PI控制方式獲得誤差電壓信號與天線運動速度之間的關(guān)系：

上式(1)中，T為信號采樣間隔時間；K_p和K_I分別為跟蹤環(huán)路的比例和積分系數(shù)；V(kT)為第k時刻伺服系統(tǒng)輸出的天線運動速度控制電壓；E(kT)為第k時刻伺服系統(tǒng)的跟蹤接收機輸入的誤差電壓，k＝0,1,2,…,n；

根據(jù)船橫搖幅值和船橫搖周期獲得船橫搖速度：

上式(2)中，V_S為船橫搖速度，T_s為船橫搖周期；A為船橫搖幅值；

在船橫搖對天線運動影響最大時，根據(jù)側(cè)舷跟蹤狀態(tài)下船橫搖速度、目標速度以及天線運動速度獲得誤差電壓：

E(kT+T)＝E(kT)+(V_S(kT+T)-V(kT)+V_T)×T×K_T (3)

上式(3)中，V_T為目標運動速度，K_T為天線波束位移量對應(yīng)的誤差電壓轉(zhuǎn)換系數(shù)；

結(jié)合式(1)、(2)、(3)建立如下式(4)所示的數(shù)學(xué)模型：

根據(jù)輸入的誤差電壓、目標速度、船橫搖周期、船橫搖幅值獲得第k時刻的天線運動速度控制電壓V(kT)，天線運動速度控制電壓正比于天線俯仰運動速度；

根據(jù)數(shù)學(xué)模型計算不同的船橫搖幅值范圍下所得到的不同的天線運動速度控制電壓，將獲得的多個天線運動速度控制電壓作為天線俯仰運動的多個限速閾值。

4.根據(jù)權(quán)利要求2～3任一項所述的船載二自由度伺服系統(tǒng)低仰角跟蹤限速保護方法，其特征在于，

在所述船橫搖幅值在第一預(yù)設(shè)范圍時，將計算得到的天線運動速度控制電壓的最大值作為第一檔位限速閾值；

在所述船橫搖幅值在第二預(yù)設(shè)范圍時，將計算得到的天線運動速度控制電壓的最大值作為第二檔位的限速閾值。

5.一種船載二自由度伺服系統(tǒng)低仰角跟蹤限速保護系統(tǒng)，其特征在于，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有船載二自由度伺服系統(tǒng)低仰角跟蹤限速保護程序，在所述處理器運行所述船載二自由度伺服系統(tǒng)低仰角跟蹤限速保護程序時，執(zhí)行如權(quán)利要求1-4任一項所述船載二自由度伺服系統(tǒng)低仰角跟蹤限速保護方法的步驟。

6.一種船載二自由度伺服系統(tǒng)低仰角跟蹤限速保護設(shè)備，其特征在于，包括如權(quán)利要求5所述的船載二自由度伺服系統(tǒng)低仰角跟蹤限速保護系統(tǒng)，以及：

角度傳感器，用于獲取天線方位角和天線俯仰角；

接收機，用于獲取誤差電壓信號；

陀螺儀，用于獲取船橫搖周期和船橫搖幅值；

所述角度傳感器、接收機、陀螺儀均連接在所述船載二自由度伺服系統(tǒng)低仰角跟蹤限速保護系統(tǒng)的輸入端；

所述船載二自由度伺服系統(tǒng)低仰角跟蹤限速保護系統(tǒng)的輸出端連接在天線俯仰電機的控制端。