速率穩(wěn)定平臺隔離度的研究與應(yīng)用

（中國空空導(dǎo)彈研究院，洛陽 471009）

近年來，穩(wěn)定平臺技術(shù)被廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，如飛機、導(dǎo)彈、艦船等，其主要功能為隔離載體擾動，保持穩(wěn)定平臺相對慣性空間穩(wěn)定。

隔離度是反映穩(wěn)定平臺對載體擾動的隔離能力，是穩(wěn)定平臺的重要性能指標(biāo)。隔離度定義為在載體擾動作用下，穩(wěn)定平臺響應(yīng)角速度有效值與載體運動角速度有效值之比。隔離度大小直接影響穩(wěn)定平臺慣性空間穩(wěn)定性，因此，建立準(zhǔn)確的隔離度模型對提高穩(wěn)定平臺穩(wěn)定性有實際的意義。

1 模型推導(dǎo)與建立

1.1 電機及負(fù)載模型

鑒于直流力矩電機低轉(zhuǎn)速、大力矩且可直接與負(fù)載耦合等優(yōu)點，采用直流力矩電機直接驅(qū)動平臺運動。直流力矩電機工作原理與普通直流伺服電動機一樣，電機及負(fù)載模型如圖1所示。

圖1 電機及負(fù)載模型Fig.1 Motor and load model

式中，R、L、Ke、Km、ue、φ和ω分別為直流力矩電機電阻、電感、反電勢系數(shù)、力矩系數(shù)、輸入電壓、絕對角速度和相對角速度，J為電機及負(fù)載等效轉(zhuǎn)動慣量，Mf為摩擦力矩，ψ為載體擾動角速度。

1.2 傳感器及處理電路模型

速率穩(wěn)定平臺采用速率陀螺作為角速度測量元件，與處理電路等效為一階慣性環(huán)節(jié)：

式中，Kg為放大倍數(shù)，τ為時間常數(shù)。

1.3 功率放大模型

采用PWM驅(qū)動直流力矩電機，其模型簡化為純比例環(huán)節(jié)Kpwm。

1.4 摩擦力矩模型

摩擦力矩是影響穩(wěn)定平臺隔離度重要因素，因此建立準(zhǔn)確的摩擦力矩模型是建立穩(wěn)定平臺隔離度模型和系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵。

目前工程中常采用摩擦力矩模型（包括庫侖摩擦模型、庫侖+粘滯摩擦模型、靜摩擦+庫侖+粘滯摩擦模型和Stribeck摩擦模型）。……