[发明专利]利用加速度计实现过载驾驶仪的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有抗高过载能力的控制方法，尤其涉及一种利用加速度计实现过载驾驶仪的控制方法。 

背景技术

1967年，Alfred提出利用多个加速度计测量载体的线加速度和角加速度，设想了五种加速度计构型和相应的角速率解算算法；设计出的9加速度计配置方案得到广泛认可。以此为基础研制的无陀螺惯性导航系统样机，姿态精度达到0.082°/h。该系统配置九个加速度计，成本较高，占用体积庞大，在炮射导弹上的工程实现具有难度。另外，该系统的位置精度不高，只适用于长时间工作导航系统的角速率测量。 

目前，MEM陀螺正处于发展阶段。由于MEMS陀螺器件的工艺复杂，性能较低和抗过载能力有限等原因，对于炮射导弹来说，采用陀螺敏感角运动的技术并不成熟。而MEMS加速度计器件的制造工艺简单，成本低廉，性能良好，加速度计的抗过载能力可达10000以上。因此，加速度计已经广泛应用于各个工程领域中，而无陀螺惯性导航系统也已成为当前的一个研究热点。该系统以加速度计为主要元件，利用物理学上的“杆臂效应”，通过多个加速度计输出信息的线性组合获取运动载体的角运动和线运动信息。 

发明内容

本发明的目的在于针对弹体的动态特性，利用过载与角速率之间的函数关系，提出了一种利用加速度计实现过载驾驶仪的控制方法，通过过载驾驶仪重复利用加速度计构造阻尼内回路的方法，进行数学仿真验证，并提出相应的工程实现方案。 

该利用加速度计实现过载驾驶仪的控制方法，包括以下步骤： 

第一步：计算在惯性坐标系下弹体姿态角速率与过载之间的函数关系： 

其中， ψ分别为弹体的俯仰角和偏航角，θ为弹道倾角，V为弹体的飞行速度，b_α为弹体的气动参数，代表1°攻角所产生的弹道倾角变化量， 分别为弹体坐标系下Oy_b、Oz_b方向上弹体的质心过载； 

第二步：在弹道特征点处，采用古典控制理论的根轨迹方法得到过载驾驶仪的阻尼回路增益K_g和稳定回路的增益K_A：首先在弹道上选取特征点，确定特征点出导弹的各项参数，包括空气密度和飞行速度，并计算气动参数以及特征点处弹体传递函数的各项系数，即弹体无阻尼振荡频率T_m、阻尼μ_m、气动增益 和气动时间常数T_i，弹体传递函数如下所示： 

(0.2) 

其中，传递函数各系数与气动参数的关系如下所示： 

(0.3) 

T=1aα+aωbα,μm=aω+bα2aα+aωbα]]>

其中，a_ω、a_α、b_α、b_δ均为导弹弹体气动参数，由风洞实验给出； 

第三步：基于第一步所得到的结果，利用弹体坐标系下加速度计信号构造阻尼回路，以加速度计实现了过载驾驶仪：对于捷联安装的加速度计，所得信号是弹体坐标系下两个方向的过载a_yb、a_zb，利用坐标转换，在滚转角γ已知的情况下，得到准弹体坐标系的过载