過(guò)載自動(dòng)駕駛儀的設(shè)計(jì)

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1、- 過(guò)載自動(dòng)駕駛儀的設(shè)計(jì) 在許多高性能的指令制導(dǎo)或自尋的導(dǎo)彈中，經(jīng)常能見(jiàn)到由一個(gè)加速度計(jì)提供主反響，由一個(gè)陀螺儀作為阻尼器的布局構(gòu)造。一般對(duì)于具有兩個(gè)對(duì)稱平面的導(dǎo)彈可以采用一樣構(gòu)造的駕駛儀來(lái)控制偏航和俯仰運(yùn)動(dòng)，因此，可以以一個(gè)通道為設(shè)計(jì)對(duì)象，以俯仰通道為例即可。加速度計(jì)放置在距離質(zhì)心前處，為質(zhì)心到彈頭部距離的到，敏感軸為軸。應(yīng)當(dāng)防止放置在彈體主振形即一階振形的波腹處，否則，顫振引起的反響信息可能導(dǎo)致彈體構(gòu)造遭到破壞，如果舵機(jī)系統(tǒng)的頻帶允許能夠響應(yīng)彈體的構(gòu)造振動(dòng)頻率，舵面的偏轉(zhuǎn)會(huì)加劇這一振動(dòng)。陀螺儀也不應(yīng)當(dāng)放置在由于顫振引起的角運(yùn)動(dòng)最大的節(jié)點(diǎn)處，陀螺儀的敏感軸為軸，即輸出比例于。 圖6.3

2、-1 過(guò)載自動(dòng)駕駛儀根本構(gòu)造 圖6.3-1表示了采取尾舵控制的彈體的駕駛儀的根本構(gòu)造。首先，忽略陀螺儀和加速度計(jì)的動(dòng)態(tài)延遲，在此假定它們的帶寬都在80以上，在感興趣的頻帶圍認(rèn)為它們?cè)斐傻难舆t都是可以忽略的。第二，假設(shè)舵機(jī)伺服系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)環(huán)節(jié)以一個(gè)二階系統(tǒng)來(lái)表示已經(jīng)足夠了。第三，分子中的小量可以忽略，即不考慮舵面升力產(chǎn)生的過(guò)載，參見(jiàn)公式。因此，彈體的傳遞函數(shù)可以定義為穩(wěn)態(tài)增益為的一個(gè)二階系統(tǒng)(穿越頻率為，阻尼比為)。在4.6節(jié)中建立的尾舵控制的靜穩(wěn)定彈體具備一個(gè)負(fù)的穩(wěn)態(tài)增益。假設(shè)反響器件的反響量為正，輸入指令減去這些反響量構(gòu)成的負(fù)反響，則舵系統(tǒng)增益只能為負(fù)。 在不進(jìn)展一些代數(shù)推導(dǎo)的情況下，從

3、系統(tǒng)控制構(gòu)造圖能看出一些問(wèn)題，首先，該駕駛儀是一個(gè)0型閉環(huán)系統(tǒng)，為了使閉環(huán)系統(tǒng)增益相對(duì)于氣動(dòng)增益的變化不敏感，應(yīng)當(dāng)使系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益設(shè)計(jì)在10或更高，系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益為。第二，采取一定增益的反響回路包圍能夠使駕駛儀的增益降低和帶寬增加，因此一般假設(shè)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的穿越頻率可以近似為閉環(huán)系統(tǒng)的固有頻率。例如，設(shè)計(jì)一個(gè)駕駛儀的最小帶寬為40(6.4)，需要明確對(duì)于伺服系統(tǒng)需要至少多大的帶寬，由于駕駛儀的穿越頻率至少在彈體氣動(dòng)自振頻率的2到3倍，可以認(rèn)為彈體氣動(dòng)特性是嚴(yán)重欠阻尼的，因此在駕駛儀的穿越頻率附近導(dǎo)致了接近180的相位滯后。從反響器件來(lái)看，速率陀螺提供了一局部輸出反響為，另外一局部為輸出量的一階微分反

4、響，因此速率陀螺測(cè)量的信號(hào)為。包含輸出量一階微分的反響對(duì)于增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是有利的。對(duì)于加速度計(jì)，由于放置在距離質(zhì)心處，因此它的反響量包括質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的加速度加上角加速度乘以距離，加速度計(jì)的總輸出為。如果加速度計(jì)放置在質(zhì)心前，則，此時(shí)得到的總反響信息為一定比例的輸出量加上的一階和二階微分信息，實(shí)際上提供了的一個(gè)二階超前系統(tǒng)，所有反響均為負(fù)反響?？偡错懙男畔? 。 此時(shí)的分析雖然不是很準(zhǔn)確，但已經(jīng)明確必須盡可能的依靠目前的硬件布局條件設(shè)計(jì)出超前能力大于70的反響校正網(wǎng)絡(luò)。只有這樣才能允許舵機(jī)系統(tǒng)在駕駛儀穿越頻率處存在20～25的相位滯后，系統(tǒng)的相位裕度仍能保持50左右，這就意味著舵機(jī)系統(tǒng)的帶寬必

5、須至少為3到4倍的駕駛儀設(shè)計(jì)帶寬，對(duì)于一個(gè)設(shè)計(jì)帶寬為40(6.4)的駕駛儀可能需要帶寬至少為150(24)的舵機(jī)系統(tǒng)。 現(xiàn)在不忽略的情況下進(jìn)一步準(zhǔn)確一些考慮附加小分子的影響。按照公式描述的話，圖6.3.1中的被置換為。氣動(dòng)模型零點(diǎn)的引入也導(dǎo)致了從俯仰角速度到輸出過(guò)載的傳遞函數(shù)的復(fù)雜化。將傳遞函數(shù)與相乘可以得到由公式4.6-8給出的公式。 駕駛儀的總傳遞函數(shù)為： (6.3-1) 其中： 為了設(shè)計(jì)尾舵控制的導(dǎo)彈的自動(dòng)駕駛儀，必須首先作出對(duì)彈體所需氣動(dòng)特性的系數(shù)估計(jì)。假定設(shè)計(jì)導(dǎo)彈在500的飛行速度下能產(chǎn)生250(25.5)的法向加速度(下一章將討論需用過(guò)載的指定)。定義導(dǎo)彈平均飛行速度為5

6、00，最大飛行速度為，最小飛行速度為，即飛行速度變化為1到1.5倍之間。假設(shè)升力大小正比于攻角大小，并且定義彈體最大攻角為0.2()。因此，單位攻角產(chǎn)生的彈道偏轉(zhuǎn)角速率為： 然而，尾舵控制的彈體由于翼身組合、控制面流場(chǎng)干擾等因素導(dǎo)致總升力下降，因此需要留出10％的估計(jì)誤差余量，定義。定義彈體特征長(zhǎng)度為2，被動(dòng)段質(zhì)量為52，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為14。單位攻角產(chǎn)生的靜穩(wěn)定力矩可以由及靜穩(wěn)定度決定，考慮到將來(lái)對(duì)彈體的控制，需要為彈翼選取適宜的位置，先初步定義彈體靜穩(wěn)定度為4～5％的彈體總長(zhǎng)，需要指出，這個(gè)量會(huì)隨著馬赫數(shù)和攻角有所變化。 此時(shí)，(為靜穩(wěn)定度，對(duì)于靜穩(wěn)定彈體)，，，如果定義(彈體長(zhǎng)度的4.5%

7、)， 現(xiàn)在討論對(duì)升降舵能力的要求，如果控制力臂為彈體一半長(zhǎng)度的，即＝0.75，靜穩(wěn)定度為，則以最大舵偏角為0.24()的控制力矩來(lái)平衡靜穩(wěn)定力矩，需要滿足， ， 穩(wěn)定的彈體轉(zhuǎn)動(dòng)速率決定了穩(wěn)定的法向過(guò)載輸出，此時(shí)由于彈體阻尼造成的負(fù)向阻尼力矩將降低升降舵的控制力矩效率，給出設(shè)計(jì)余量，令，彈體阻尼一般很小，沒(méi)有必要準(zhǔn)確的定義，大致定義阻尼力矩系數(shù)，根據(jù)控制力矩的力臂長(zhǎng)度，可以得到， 由于，即該系數(shù)表征了控制力矩造成的彈體轉(zhuǎn)動(dòng)加速能力，因此該參數(shù)對(duì)于駕駛儀的響應(yīng)速度來(lái)說(shuō)是關(guān)鍵的一個(gè)參數(shù)。稍后將進(jìn)一步檢驗(yàn)參數(shù)能否滿足駕駛儀響應(yīng)速度要求。暫時(shí)選擇加速度計(jì)放置為質(zhì)心前0.5處，得到的控制系統(tǒng)相關(guān)參

8、數(shù)如下： ＝52＝14＝2＝0.09(4.5%) =0.75=0.2=0.24=250 500 500 500 3.0 3.0 0.36 0.5 目前，余下的5個(gè)參數(shù)將成為控制系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)參數(shù)，需要進(jìn)展優(yōu)化處理的這5個(gè)參數(shù)為、、、、，首先嘗試在不引入任何補(bǔ)償回路的情況下進(jìn)展設(shè)計(jì)。 對(duì)駕駛儀的要求會(huì)如何提出.假設(shè)名義上的制導(dǎo)回路增益為10(即1的位置誤差將產(chǎn)生10的加速度指令)，因此如果假設(shè)自動(dòng)駕駛儀是足夠快的情況下，制導(dǎo)回路的帶寬為，在引入超前校正網(wǎng)絡(luò)后能夠提高到，因此在工作頻帶2～12圍駕駛儀應(yīng)當(dāng)具備較小的相位滯后。對(duì)駕駛儀最大相位滯后的要求

9、可以確定為：5時(shí)不大于15，10時(shí)不大于30。這也就是對(duì)于該特性的系統(tǒng)要求駕駛儀帶寬不小于40(6.4)的原因。在使用了前饋補(bǔ)償方式的系統(tǒng)中，需要考慮開(kāi)環(huán)增益10%的浮動(dòng)，但是在導(dǎo)彈極限速度的考慮可能還必須允許該百分比增加一些。 三點(diǎn)法導(dǎo)引的制導(dǎo)外回路根本構(gòu)造 在設(shè)計(jì)中還會(huì)遇到對(duì)于穩(wěn)定性要求的設(shè)計(jì)指標(biāo)，諸如時(shí)域的超調(diào)百分比、頻域的幅值裕度和相位裕度等，在共振頻率處還需要考慮一定的阻尼比來(lái)限制等效噪聲帶寬。設(shè)計(jì)的駕駛儀在各個(gè)特征點(diǎn)處均需滿足要求，還必須注意舵機(jī)系統(tǒng)的增益和帶寬，確保在存在的噪聲鼓勵(lì)下出現(xiàn)飽和，基于這些考慮，對(duì)于舵機(jī)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)者又需要確定出盡可能低的增益和盡可能窄的帶寬，這樣導(dǎo)

10、致了伺服機(jī)構(gòu)速率的降低。 現(xiàn)在已經(jīng)意識(shí)到對(duì)于任何閉環(huán)系統(tǒng)而言，開(kāi)環(huán)增益是一個(gè)最根本的變量，是前向增益和反響增益的乘積。處于便利起見(jiàn)，定義駕駛儀的增益為1，則閉環(huán)增益根本確定為1，速率陀螺提供了局部反響情況下，加速度計(jì)增益()可以定為0.8以到達(dá)近似1的反響增益。在參數(shù)調(diào)節(jié)實(shí)踐中，可以將該加速度計(jì)反響增益變成原來(lái)的1/10，舵機(jī)系統(tǒng)增益乘以10，開(kāi)環(huán)增益并不發(fā)生任何變化，但在這種情況下閉環(huán)增益將不再是1。 以一個(gè)較為詳細(xì)的例子說(shuō)明，設(shè)計(jì)目標(biāo)是滿足開(kāi)環(huán)增益為10的制導(dǎo)回路，并設(shè)計(jì)駕駛儀閉環(huán)增益為1，在這種情況下，將反響增益除以10，舵機(jī)增益乘以10，開(kāi)環(huán)增益并未改變，但駕駛儀閉環(huán)增益變成10，

11、因此，誤差檢驗(yàn)裝置的增益必須變成1才能保證制導(dǎo)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益仍然為10。顯然，上述兩種系統(tǒng)對(duì)于特定制導(dǎo)誤差輸入情況下，舵機(jī)系統(tǒng)輸出量應(yīng)該是一致的。 可以認(rèn)為：設(shè)計(jì)完整的閉環(huán)系統(tǒng)時(shí)，分系統(tǒng)的增益只是處于方便而定義，電壓輸出是可以改變的，真正有意義的還是主回路或者輔助回路的開(kāi)環(huán)增益。 因此，定義伺服機(jī)構(gòu)的無(wú)阻尼自然頻率為，這一指標(biāo)可以由燃?xì)舛婊蛘呃錃舛娣绞綄?shí)現(xiàn)，舵機(jī)阻尼比為。 由于駕駛儀的主要特征根本由系數(shù)、和決定，固有頻率為,如公式6.3-1中所示，并且對(duì)該參數(shù)根本沒(méi)有影響(主要提供對(duì)彈體的阻尼補(bǔ)償)，因此在初步設(shè)計(jì)中可以先假設(shè) ，下表顯示了參數(shù)對(duì)駕駛儀帶寬的影響(從表中可以看出越大，彈體帶

12、寬越大，頻域考慮是增加了開(kāi)環(huán)增益導(dǎo)致了時(shí)間常數(shù)的減小，截止頻率可以獲得提高，物理實(shí)質(zhì)是相當(dāng)于提高了舵機(jī)的功率，能夠產(chǎn)生較大的控制力矩，這也是系統(tǒng)快慢的主要硬件限制)。 -0.002 7.42 36.7 -0.003 5.81 41.5 -0.004 4.86 45.4 -0.005 4.22 48.7 -0.006 3.77 51.5 表6.3-1 與駕駛儀截止頻率的關(guān)系 需要到達(dá)駕駛儀帶寬為，可以選擇先確定(根據(jù)系統(tǒng)帶寬要求首先確定了系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益)。 然后選取，，，可以根據(jù)根軌跡方法確定。(可以認(rèn)為在由調(diào)節(jié)適宜后的開(kāi)環(huán)增益已經(jīng)保證了Bode圖中

13、的截止頻率位置，然后通過(guò)調(diào)節(jié)保證根軌跡在左半平面并且具備適宜的動(dòng)態(tài)特性，相當(dāng)于保證在截止頻率附近相位滯后不超過(guò)-180,并且留足一定的相位裕度。)圖和表6.3-2顯示了參數(shù)與閉環(huán)根的關(guān)系，可以明確，較大的可以增強(qiáng)低頻根的穩(wěn)定性，但降低了高頻根的穩(wěn)定性。 表6.3-2參數(shù)kg與閉環(huán)根的關(guān)系 kg作為參數(shù)的根軌跡 經(jīng)過(guò)分析，選擇45比擬適宜，再取不同的速度點(diǎn)進(jìn)展檢驗(yàn)可以確定該參數(shù)是適宜的。 最終的傳遞函數(shù)在不同的速度點(diǎn)的形式如下： 當(dāng)時(shí)： 當(dāng)時(shí)： 當(dāng)時(shí)： 的具體選擇過(guò)程，參量根軌跡方法： 駕駛儀的總傳遞函數(shù)為： 其中： 閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程為：，把包含的項(xiàng)別離出來(lái)： 即

14、整理得到： 化簡(jiǎn)為形如的形式如下： 其中 兩端同除以，得到為等效開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，可以繪制出原系統(tǒng)的參量根軌跡。 過(guò)載駕駛儀中，參數(shù)引入了過(guò)載輸出的二階微分，對(duì)于增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性是十分重要的。在以上的設(shè)計(jì)例子中，如果令(即加速度計(jì)安裝在質(zhì)心位置)，系統(tǒng)的特征根變成，，，系統(tǒng)變?yōu)椴环€(wěn)定。(備注：如果為正的話，對(duì)于系統(tǒng)而言能夠提供一局部二階超前校正，但并不是必不可少的，在設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)中如果調(diào)整為零可能造成系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能變差甚至失穩(wěn)，但對(duì)于給定的設(shè)計(jì)滿足指標(biāo)的駕駛儀是沒(méi)有問(wèn)題的，這一點(diǎn)通過(guò)仿真可以驗(yàn)證，說(shuō)明例子中給出的設(shè)計(jì)結(jié)果只是針對(duì)與所指的特定彈體而言。) 如果由于一些原因?qū)е虏坏貌粚⒓铀俣扔?jì)放

15、置在質(zhì)心之后，很可能需要引入信號(hào)參與控制，由角加速度計(jì)產(chǎn)生或者由速率陀螺輸出加超前實(shí)現(xiàn)來(lái)增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性，由此可見(jiàn)，將加速度計(jì)放置在質(zhì)心之前的重要性。 在情況下觀察駕駛儀的階躍輸入響應(yīng)，輸出信號(hào)根本由系統(tǒng)的低頻根決定，(8.91)，，阻尼比是適宜的。實(shí)際上快根的欠阻尼情況對(duì)系統(tǒng)而言并不造成嚴(yán)重后果。原系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)截止頻率為，，因此彈體的頻率為阻尼為，可見(jiàn)，通過(guò)駕駛儀實(shí)現(xiàn)了使原有響應(yīng)速度變?yōu)?.5倍，并且阻尼調(diào)整到適宜的位置。 以下列圖給出了，在500速度下階躍輸入50時(shí)的閉環(huán)頻率響應(yīng)曲線，以及攻角、舵偏角和法向加速度曲線。 閉環(huán)系統(tǒng)Bode圖(忽略、) 階躍輸入下

16、的加速度、舵偏、攻角響應(yīng) 現(xiàn)在可以從*種意義上總結(jié)出一些設(shè)計(jì)中的大致要求： (a)在制導(dǎo)回路給定的工作頻率圍是2~12(0.3~2),閉環(huán)增益會(huì)在名義增益根底上存在-3.4%~+8.4%的浮動(dòng)，這一浮動(dòng)主要是由于動(dòng)壓造成的變化造成，因此，在初步設(shè)計(jì)中需要考慮留出10%的設(shè)計(jì)工作圍。 (b)對(duì)于駕駛儀經(jīng)常關(guān)心其在制導(dǎo)回路穿越頻率圍的相位滯后問(wèn)題，在低頻段駕駛儀造成的相位滯后很小的原因主要是由于引入反響使彈體原有的主模態(tài)無(wú)阻尼自振頻率得到加快。 閉環(huán)響應(yīng)加快的現(xiàn)象可以從法向過(guò)載和舵偏角的曲線上看出，舵機(jī)在最初出現(xiàn)較大的舵偏角，這是因較小反響量出現(xiàn)大的偏差并且增益較大導(dǎo)致。然后有效的反響超前

17、校正系統(tǒng)隨之產(chǎn)生相反的控制量來(lái)阻止系統(tǒng)出現(xiàn)較大的超調(diào)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的足夠功率保證了控制信號(hào)的有效實(shí)現(xiàn)，因而閉環(huán)系統(tǒng)與其他反響控制系統(tǒng)根本上沒(méi)有差異。 系統(tǒng)響應(yīng)的加快不僅僅取決于傳遞函數(shù)本身，還需要考慮物理機(jī)構(gòu)的響應(yīng)能力，如功率、速率、最大偏轉(zhuǎn)角等傳遞函數(shù)中在所固有的要求。如果此時(shí)不考慮系統(tǒng)穩(wěn)定性的話，可以通過(guò)使舵機(jī)增益增加一倍來(lái)進(jìn)一步增加系統(tǒng)的響應(yīng)速度。結(jié)果是對(duì)于給定的輸入，舵機(jī)在初始時(shí)刻需要盡力偏轉(zhuǎn)先前兩倍的角度，雖然改變前向通道增益并不能增加穩(wěn)態(tài)輸出的加速度值，但要求系統(tǒng)響應(yīng)要快，對(duì)于舵機(jī)有最大可用角度限制，如果在任何時(shí)候舵機(jī)的偏轉(zhuǎn)都要以兩倍的量進(jìn)展的話，那很可能超出它的實(shí)際能力圍，因此，參

18、考*一實(shí)際的傳遞函數(shù)時(shí)，必須主要限制一些分系統(tǒng)中的增益值。 (c)可以看出閉環(huán)系統(tǒng)阻尼比根本調(diào)整到滿意的程度，并不是增加了空氣密度，而是通過(guò)反響回路對(duì)輸出信息的調(diào)整進(jìn)而對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)時(shí)進(jìn)展修正，不過(guò)在高頻段，認(rèn)為快根是欠阻尼的。如果加速度計(jì)放置的位置向前調(diào)整，則主根的阻尼能得到提高，也可以通過(guò)將速率陀螺的信號(hào)稍微超前來(lái)提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，如引入的超前校正網(wǎng)絡(luò)(最大超前角度約為30)。 有必要討論一下校正網(wǎng)絡(luò)的作用，相位超前和相位滯后網(wǎng)絡(luò)都屬于調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)，可以認(rèn)為校正網(wǎng)絡(luò)僅僅在時(shí)間常數(shù)所對(duì)應(yīng)的開(kāi)環(huán)截止頻率處起作用。如果開(kāi)環(huán)增益是有浮動(dòng)的，則校正環(huán)節(jié)只在特定的*個(gè)增益位置產(chǎn)生較為準(zhǔn)確的補(bǔ)償作用，在其

19、他增益處效率逐步衰減。一般而言，超前校正網(wǎng)絡(luò)一般不放在誤差比擬信號(hào)后，原因是在制導(dǎo)回路中已經(jīng)存在超前校正環(huán)節(jié)。通過(guò)駕駛儀的反響信號(hào)與指令比擬后的信號(hào)信噪比不會(huì)有所改善(原有信噪比本身比擬小，指令中包含的噪聲信號(hào)在引入反響后與原有信號(hào)功率比并不減小多少)，外表上看，對(duì)加速度計(jì)的反響信號(hào)進(jìn)展超前校正是比擬平安的，原因是比擬誤差中的噪聲信號(hào)經(jīng)過(guò)舵機(jī)及彈體氣動(dòng)力傳遞函數(shù)后已經(jīng)進(jìn)展濾波，但是，彈體環(huán)節(jié)的濾波作用在高頻段效果并不是很大，原因是傳遞函數(shù)中包含的兩個(gè)零點(diǎn)導(dǎo)致(由于兩個(gè)零點(diǎn)很大，因此在高頻段的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生+40dB斜率的增益作用，使得幅值并不沿著-40dB的方向延伸)?？梢哉J(rèn)為，即使是彈體并沒(méi)有任

20、何動(dòng)作時(shí)，也將存在一個(gè)由于舵面升力產(chǎn)生的加速度。此外，由于推力噪聲及氣動(dòng)變化問(wèn)題會(huì)造成彈體的附加運(yùn)動(dòng)，假設(shè)彈體*一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)由給出，則該點(diǎn)的加速度應(yīng)該是倍的該值。假設(shè)該噪聲中存在高頻信號(hào)，加速度計(jì)的輸出實(shí)際上包含該信號(hào)，即使是加速度計(jì)安裝在彈體一階振形的振動(dòng)節(jié)點(diǎn)處，該點(diǎn)也不可能是所有高頻振動(dòng)的節(jié)點(diǎn)，因此，加速度計(jì)的信號(hào)幾乎無(wú)法進(jìn)展超前校正。角速率陀螺的信號(hào)的噪聲問(wèn)題不像這么嚴(yán)重，角位置陀螺信號(hào)應(yīng)當(dāng)是經(jīng)過(guò)濾波的，角位置信號(hào)經(jīng)?？梢杂孟嚓P(guān)裝置進(jìn)展超前后使用。此外在反響回路中使用滯后網(wǎng)絡(luò)是有利的，因?yàn)槟芟魅跸到y(tǒng)在高頻段的開(kāi)環(huán)增益，這樣能夠允許高增益系統(tǒng)的應(yīng)用，同時(shí)對(duì)于反響回路中所有高頻段的噪聲有抑止作

21、用。 可以認(rèn)為反響器件的應(yīng)用加快了彈體系統(tǒng)的響應(yīng)，并且對(duì)于彈體增益的適當(dāng)變化是容許的。但如果彈體增益變化較大時(shí)，可能需要采用一些自適應(yīng)系統(tǒng)來(lái)應(yīng)對(duì)。 增加PI校正的過(guò)載自動(dòng)駕駛儀 在前向通道上引入PI校正能夠有效的降低氣動(dòng)參數(shù)的變化對(duì)系統(tǒng)閉環(huán)增益的影響，PI校正的引入使系統(tǒng)成為1型系統(tǒng)，表6.3-4給出*戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的相關(guān)氣動(dòng)參數(shù)，該導(dǎo)彈無(wú)阻尼自振頻率為,阻尼比為。 1140 72.4 471 1.5 1.27 0.477 0.66 表6.3-4 *戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的氣動(dòng)參數(shù) 圖6.3-10給出了對(duì)同一導(dǎo)彈的側(cè)向自動(dòng)駕駛儀分別進(jìn)展加PI和不加PI校正環(huán)節(jié)設(shè)

22、計(jì)時(shí)候的的圖，加速度計(jì)安裝在彈體前部，c=0.66m，彈體速度是1140m/s。 在信號(hào)輸入下的有、無(wú)PI校正的系統(tǒng)響應(yīng)如圖： 引入PI校正后的系統(tǒng)過(guò)載輸出比擬 PI校正環(huán)節(jié)的Bode圖 可見(jiàn)，引入PI校正后，系統(tǒng)的靜差已經(jīng)的到較好的消除，原因是引入的PI校正環(huán)節(jié)可以在低頻段產(chǎn)生較大的幅值增益，因此大大減小了穩(wěn)態(tài)誤差，而在接近截止頻率附近又能保證不影響原有系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但是引入PI后，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)響應(yīng)變慢，并且不可防止的會(huì)造成原有系統(tǒng)幅值裕度和相位裕度略微變小。 需要指出的是，即便引入PI校正后的系統(tǒng)可能由于實(shí)際彈體增益的變化還會(huì)引起閉環(huán)系統(tǒng)截止頻率的移動(dòng)，最有效的方法還是采用自適應(yīng)調(diào)整方法來(lái)實(shí)時(shí)改變前向增益和反響增益。 . z.