船載通信天線控制系統(tǒng)的穩(wěn)定設(shè)計
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由圖l(a)可得：
當(dāng)A=0°時，縱搖速度為ωp=0，只有橫搖量ωy；當(dāng)A=90°時，橫搖速度為ωy=0，只有縱搖量ωp。在天線主動驅(qū)動和載體擾動的共同作用下，天線各軸的總的旋轉(zhuǎn)速度為：
式(2)～式(4)是船體三維擾動在天線三軸上的反映，伺服控制系統(tǒng)可以采用開環(huán)補(bǔ)償消除其對天線跟蹤的影響。式(5)～式(7)是天線三軸在慣性空間總的轉(zhuǎn)動信息，伺服控制系統(tǒng)可以采用閉環(huán)方式消除其對天線跟蹤的影響。因此，設(shè)法正確測量出這些信息，并采取合適的控制模式，抑制擾動使天線快速、穩(wěn)定跟蹤目標(biāo)是伺服系統(tǒng)抗擾動設(shè)計的核心。
2 抗擾動設(shè)計
船搖擾動是作為一種干擾信號引入伺服系統(tǒng)，穩(wěn)定控制的原理就是檢測這種干擾，采取閉環(huán)或開環(huán)方式降低或消除其影響。擾動隔離方法主要有：速率陀螺前饋補(bǔ)償、速率陀螺反饋控制、復(fù)合控制等方法。由于陀螺閉環(huán)控制本質(zhì)上是誤差調(diào)整方式。陀螺測量出的是綜合擾動信息，無法區(qū)分?jǐn)_動信息分量和隨動信息分量。所以陀螺環(huán)路在對擾動信息進(jìn)行抑制的同時，也對天線的主動運(yùn)動進(jìn)行動態(tài)抑制，降低了系
統(tǒng)的響應(yīng)速度，同時使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差。相對而言，前饋補(bǔ)償是開環(huán)調(diào)整方式，測量出的就是擾動信息，把此信息加入速度環(huán)的輸入端，使天線軸以與船搖相反的速度轉(zhuǎn)動，起到補(bǔ)償作用。同時，由于不改變跟蹤環(huán)路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，使系統(tǒng)的帶寬不受影響、環(huán)路的穩(wěn)定性好。
2．1 補(bǔ)償原理
前饋補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ鞘固炀€向與擾動相反的方向轉(zhuǎn)動，以克服擾動的影響。依據(jù)上述三維擾動在天線三軸上的反映，合理設(shè)計陀螺的安裝位置，使之感應(yīng)出船搖引起的天線三軸相對于慣性空間的運(yùn)動速度，把這種運(yùn)動速度作為對天線的擾動，加入速度環(huán)的輸入端，使天線軸轉(zhuǎn)動與船搖方向相反、大小相等的速度量，起到抑制作用。
2．2 控制實(shí)現(xiàn)
天線跟蹤設(shè)備的三軸穩(wěn)定控制采用測速機(jī)作為速度反饋，編碼器作為位置反饋，并將船搖擾動經(jīng)速率陀螺檢測前饋于速度回路。工作原理框圖如圖2所示。本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/157162.htm
圖2中，K1W1為位置回路校正控制傳遞函數(shù)；K2W2為速度回路閉環(huán)傳遞函數(shù)，F(xiàn)(S)為補(bǔ)償通道傳遞函數(shù)，系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：
由式(8)可知：回路跟隨能力是由
項決定，而船搖擾動消除能力由
項決定。從第二項可以看出消除船搖擾動的電機(jī)驅(qū)動角速度量由兩部分組成，一是慣性空間中視軸被擾動的當(dāng)前角速度(目標(biāo)靜止)。二是由補(bǔ)償回路給出的當(dāng)前時刻擾動量通過速度回路給出的電機(jī)驅(qū)動角速度。
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