[发明专利]一种船载二自由度伺服系统低仰角跟踪限速保护方法

权利要求书

1.一种船载二自由度伺服系统低仰角跟踪限速保护方法,其特征在于：包括以下步骤，

获取天线方位角和天线俯仰角；

在天线方位角在侧舷跟踪阈值范围、且天线俯仰角在低仰角阈值范围时，获取与采集的船横摇信号对应的限速阈值；船横摇信号与限速阈值之间具有一一对应的映射关系；

所述采集船横摇信号的步骤包括：获取多个船横摇周期内的船横摇幅值最大值的正值；对多个正值取平均值，将平均值作为船横摇幅值输入信号；

根据误差电压输出天线俯仰支路运动速度电压，当天线俯仰支路运动速度电压达到限速阈值所对应的电压值时，输出限速阈值对应的电压控制天线的运动速度。

2.根据权利要求1所述的船载二自由度伺服系统低仰角跟踪限速保护方法，其特征在于，设置船横摇信号与限速阈值之间的一一对应的映射关系的方法包括以下步骤：

船横摇信号包括船横摇幅值和船横摇周期；根据船横摇幅值和船横摇周期获得船横摇速度；

根据船载二自由度伺服系统正常跟踪状态下输出的误差电压信号与天线运动速度之间的迭代运算关系；以及侧舷跟踪状态下船横摇速度、目标速度、天线运动速度与误差电压的迭代运算关系获得映射关系计算模型；

将上述计算模型中的船横摇周期、正常跟踪状态下输出的误差电压信号以及目标速度均等效为经验值，根据所述计算模型和采集的船横摇幅值获得天线运动速度作为天线速度阈值。

3.根据权利要求2所述的船载二自由度伺服系统低仰角跟踪限速保护方法，其特征在于，所述获得映射关系计算模型的步骤包括：

根据船载二自由度伺服系统跟踪环路中速度环路的PI控制方式获得误差电压信号与天线运动速度之间的关系：

上式(1)中，T为信号采样间隔时间；K_p和K_I分别为跟踪环路的比例和积分系数；V(kT)为第k时刻伺服系统输出的天线运动速度控制电压；E(kT)为第k时刻伺服系统的跟踪接收机输入的误差电压，k＝0,1,2,…,n；

根据船横摇幅值和船横摇周期获得船横摇速度：

上式(2)中，V_S为船横摇速度，T_s为船横摇周期；A为船横摇幅值；

在船横摇对天线运动影响最大时，根据侧舷跟踪状态下船横摇速度、目标速度以及天线运动速度获得误差电压：

E(kT+T)＝E(kT)+(V_S(kT+T)-V(kT)+V_T)×T×K_T (3)

上式(3)中，V_T为目标运动速度，K_T为天线波束位移量对应的误差电压转换系数；

结合式(1)、(2)、(3)建立如下式(4)所示的数学模型：

根据输入的误差电压、目标速度、船横摇周期、船横摇幅值获得第k时刻的天线运动速度控制电压V(kT)，天线运动速度控制电压正比于天线俯仰运动速度；

根据数学模型计算不同的船横摇幅值范围下所得到的不同的天线运动速度控制电压，将获得的多个天线运动速度控制电压作为天线俯仰运动的多个限速阈值。

4.根据权利要求2～3任一项所述的船载二自由度伺服系统低仰角跟踪限速保护方法，其特征在于，

在所述船横摇幅值在第一预设范围时，将计算得到的天线运动速度控制电压的最大值作为第一档位限速阈值；

在所述船横摇幅值在第二预设范围时，将计算得到的天线运动速度控制电压的最大值作为第二档位的限速阈值。

5.一种船载二自由度伺服系统低仰角跟踪限速保护系统，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储有船载二自由度伺服系统低仰角跟踪限速保护程序，在所述处理器运行所述船载二自由度伺服系统低仰角跟踪限速保护程序时，执行如权利要求1-4任一项所述船载二自由度伺服系统低仰角跟踪限速保护方法的步骤。

6.一种船载二自由度伺服系统低仰角跟踪限速保护设备，其特征在于，包括如权利要求5所述的船载二自由度伺服系统低仰角跟踪限速保护系统，以及：

角度传感器，用于获取天线方位角和天线俯仰角；

接收机，用于获取误差电压信号；

陀螺仪，用于获取船横摇周期和船横摇幅值；

所述角度传感器、接收机、陀螺仪均连接在所述船载二自由度伺服系统低仰角跟踪限速保护系统的输入端；

所述船载二自由度伺服系统低仰角跟踪限速保护系统的输出端连接在天线俯仰电机的控制端。