船载卫通天线跟踪陀螺零漂对捕获能力的影响分析

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1、第29卷第6期2010年12J飞行器测控学报JournalofSpacecraft’l"l’&CTechnologyV01．29No．6Dec．2010船载卫通天线跟踪陀螺零漂对捕获能力的影响分析’马林，黄国雄，凌责军(中困p星海I：测控部·江苏江阴-214431)摘要：运用控制工程原理，详细分析了船载卫通站陀螺零漂对自跟踪环路的影响；利用实验考察天线的动态捕获性能．进而验证理论分析的正确性。关键词：捕获性能；陀螺；零漂；跟踪位置环中图分类号：V556；TN927文献标识码：A文章编号：1674—5620(2010)06—0083—03InfluenceofZe

2、roDriftofTrackingGyroofShip—BorneSatcomAntennaonAcquisitionCapabilityMALin。HUANGGuoxiong。LINGGuijun(ChinaSatelliteMaritimeTrackingandControlDepartment．Jiangyin．JiangsuProvince214431)Abstract：Thispaperanalyzestheinfluenceofzero—driftofthegyroonthetrackingloopofaship-bornesatellitecomm

3、unicationearthstationwithcontrolengineeringtheory．Dynamicacquisitioncapabilityoftheearthstationistestedthroughexperimentsandtheoreticcorrectnessoftheanalysisisvalidated．Keywords：AcquisitionCapability；Gyro；Zero—Drift；TrackingPositionLoop0引言船载卫通站为隔离船摇保持定向，采用多环反馈控制方法。天线的自动跟星通过自跟踪环路完成。自跟

4、踪环通常由3级环路构成，从外到内依次为跟踪位置环、速度环和电流环。为进一步提高跟踪性能，实际应用中在速度环外层加入陀螺环．从而使跟踪位置环的控制对象变成陀螺环。天线完成搜索任务后．自动切人自跟踪环，同时陀螺环闭环。随着光纤陀螺技术的进步。船载卫通站开始大量使用光纤陀螺。光纤陀螺具有启动时I'日】短、结构简单、动态范围大等优点，但光纤陀螺存在零漂现象。陀螺环作为跟踪位置环的内环路．陀螺零漂对自跟踪环影响很大。从而影响天线的捕获跟踪性能。本文结合某船载p通站，具体分析陀螺零漂对跟踪环路的影响很有意义。1陀螺零漂对自跟踪环路的影响天线高频箱内安装2个速率陀螺。其中一个

5、的敏感轴平行于俯仰轴。敏感俯仰轴对惯性空间的角速度；另一个的敏感轴平行于交叉轴，敏感交叉轴对惯性空间的角速度。船摇在俯仰轴和交叉轴七的分量都能被陀螺所敏感．陀螺将这些信息负反馈到环路中，通过闭环隔离船摇。跟踪位置环的结构框图如图l所示。图l未引入陀螺零漂的跟踪位置环框圈图中K。w。为跟踪位置环放大校正环节传递函数；K。W。为陀螺稳定环放大校正环节传递函数lK。w。为天线速度环传递函数；K。W。为速率陀螺反馈通道传递踊数；只为目标角位置；00为天线角位1置；叫为天线角速度；厂为船摇速度；二为积分环节。3图1中虚线框内部分即为陀螺稳定环，如果陀-收稿日期l2010一

6、04—27第一作者简介l马林(1986一)．男．学士．助理工程师．研究方向为卫通伺服lEmaillmalinbiyang@yahoo．com．cn飞行器测控学报第29卷螺存在零漂，相当于在陀螺反馈的末端引入干扰艿，跟踪位置环的控制方框图如图2。图2引入陀螺零漂的跟踪位置环框图将图2中的跟踪位置环框图变换为图3，其中：e=谚一吼，K。W。一K2W2K3W3K4W4。图3引入陀螺零漂的跟踪位置环等效框图Ⅲ由跟踪位置环等效方框图可以推导出陀螺零漂引起的天线角度误差。记陀螺零漂干扰艿引起的天线误差角度为ea，可得出艿与ea的传递函数--—KzW—2K。W3*—1—，、e

7、a(s)1+K。W。5一而5—l+K—iWl碍*Kz需WzK3W31一K2V矿2K3V矿3(1+K。W。)s+KlWlK2W2K3W3天线控制单元(ACU)参数设置见表1。表1ACU参数设置功放速度指令输出系数0．8(。)／(S·V)0．8(。)／(s·V)其中K，为比例系数；K，为积分时间常数。结合公式G(s)=丝掣，得出跟踪环路的各方框表达式，见表2。表2跟踪环方框表达式对于E轴，将表2中的表达式带入式(1)，得到式(2)。，、0．016s2+6．4s哳2一r万西孬干i可丽可了—覆F而(2)天线在切入自跟踪的瞬间，可认为陀螺零漂以阶跃函数方式加入跟踪位置环路

8、，即艿(t)一志￡·U(