摘要:就经纬仪跟踪控制系统的主要性能指标提出依据做了较全面的阐述,对规范经纬仪的开发、研制,避免重复研制造成的不必要浪费,使开发研制形成系列,以及用户根据需要正确合理地选择设备均可参考。
引 言
当前,对光电跟踪测量设备的需求不断扩大,新的光电测量设备一个接一个地提出,种类繁多,重复研制现象严重,给国家造成极大的浪费。为了保证质量并节省经费,经纬仪的开发研制有必要根据需求认真论证指标,确定要求,统筹规范,建立系列,尽量避免重复研制,根据需要选择使用。这样可以得到事半功倍的效果,这就是写本文的出发点。
1 速度和加速度
的提出是依据目标的运动规律决定的,这和目标的运动轨迹、速度、加速度、经纬仪的设置位置有关。为使经纬仪能捕获、跟踪目标提出必要的速度和加速度指标。
1.1 目标运动轨变的形式(如图1)
在新武器系统飞弹的试验中,飞弹的运行轨迹通常有三种形式:A.高弹道;B.低弹道;C.正常弹道。经纬仪的测量以初始段和再入段为主。
1.2 再入段和初始段的测量要求
1.2.1 高弹道再入测量(高低角速度、加速度最大)
如图2所示。高弹道再入时,弹道与地面基本垂直,在80°以上。若经纬仪到弹着点距离为R,目标的速度为v,则最大工作高低角速度EG及最大工作高低角加速度EG为
1.2.2 低弹道再入测量(方位角速度、加速度最大)
如图3所示。一般地说,目标轨迹与地面的夹角θ很小,在15°左右。若经纬仪到目标对地面垂直投影点距离为R,目标的速度为v,则最大工作方位的角速度AG及最大工作方位的角加速度AG为
1.2.3 高弹道初始段测量(高低角的速度、加速度最大)
如图4所示。若经纬仪弹着点距离为R,目标的加速度为a,则最大工作高低角速度EG及最大工作高低角加速度EG为
1.2.4 目标水平飞行的轨迹测量(方位角的速度、加速度最大)(图5)。
若经纬仪到弹着点距离为R,目标的速度为v,则最大工作方位的角速度AG及最大工作方位的角加速度AG为
1.3 仪器的速度、加速度指标确定的一般原则
据实际测量要求定:
1)最大工作角速度AG,EG:根据实际目标的运动规律计算值决定。
最大角速度AM,EM:一般取工作速度的1.1～1.5倍。
2)最大工作角加速度AG,EG:根据实际目标的运动规律计算值决定。
最大角加速度A。M,E。M:一般取工作加速度的7～10倍以上,高达100倍。据国内外同类产品所达到的指标,在技术可能的情况下,尽量选取优值。
2 经纬仪的跟踪精度
2.1 影响经纬仪的跟踪精度(Δθ)的主要因素
2.1.1 系统结构的机械谐振频率(ωM)
如果系统位置环开环带宽为ωCK,速度环开环带宽为ωΩK,则应能满足如下关系
2.1.2 系统的采样周期(Τ0)
2.1.3 跟踪器的视场大小(Ω)
视场大则跟踪误差大,视场小则跟踪误差小。如图6所示,基本规律为
2.1.4 激光发散角,测距回波率
正在用的经纬仪,在各试验基地使用的情况表明,经纬仪测距激光发散角为跟踪控制系统的跟踪精度最大值的3倍以上就可得到满意的回波率。
2.2 经纬仪速度相对误差的确定(δC)一般取经纬仪速度的相对误差,由摄影分辨率决定,分辨率高则要求速度的相对误差小。见图7。如果分辨率为K;画面为a×a;爆光时间为T;经纬仪速度为θ。
3 经纬仪的过渡过程指标
3.1 主要指标
过渡过程时间:t 超调量:δ 振荡次数:μ
3.2 提出依据
根据实际目标运动规律计算值决定了要求的最大加速度θmax,再根据经纬仪的线性段范围内允许的阶跃幅度ΔθM,即决定了系统位置环开环带宽为ωCK,ωCK即决定了系统的动态品质。关系为.
结束语
以上对经纬仪跟踪控制系统主要性能指标:跟踪速度,跟踪加速度,跟踪精度等的影响因素进行了分析,由此看来,确定经纬仪的跟踪性能既要考虑测量任务需要,又要考虑技术的实现可能性,合理的布站对发挥经纬仪的跟踪测量性能是非常重要的。
参考文献
1 马佳光.捕获跟踪瞄准系统的基本技术问题[J].光电工程,1989,(3):1-42
2 别塞克尔斯基.小功率随动系统设计[M].北京:国防工业出版社,1965
3 陆道政,季新宝.自动控制原理及设计[M].上海:上海科学技术出版社,1978
作者简介:尹义林:(1941-),男(汉族),吉林农安人,中国科学院光电技术研究所研究员,硕士生导师,从事光电跟踪测量设备的自动控制研究。
