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摘要：红外型空空导弹发控系统中，离轴随动功能是提升武器使用效能的重要环节。文章分析了离轴随动系统中控制信号和反馈信号的特性，重点分析了离轴随动工作原理、反馈信号实时生成原理，对信号的时域和频域进行分析，得到三维立体测试形态分析结果。文章依据测试原理提出了一种对离轴随动系统进行闭环测试的方法，并采用模拟电路进行了电路实现。
关键词：发控系统；离轴控制；随动测试；离轴随动工作原理
中图分类号：TH132 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）10-0082-03
1 概述
随着军事技术的发展，机载武器系统对空空导弹的离轴随动性能要求增高，导弹发控系统增加了离轴随动功能，载机能够控制导弹与雷达或头盔瞄准具随动，使载机只用较小的机动或不作机动，就能使目标进入导弹的捕获范围，先于敌人发射导弹，摧毁目标。检测、验证发控系统的随动控制性能，对保障武器系统随动性能具有十分重要的作用。某武器系统中，离轴随动系统是典型的负反馈控制系统，控制信号和反馈信号均为极坐标下的经过基准信号调制的交流电压信号，本文从分析控制发控系统被控对象信号特征及模型入手，提出并实现了一种闭环测试发控系统随动性能的新方法。
2 离轴随动工作原理
某离轴随动系统由火控雷达/头盔瞄准具、发控盒和导弹位标器组成。来自火控雷达/头盔瞄准具的位置信息经随动电路处理后，驱动导弹位标器视线跟踪雷达天线/头盔瞄准具以捕获目标。该系统的输入指令是火控雷达信息，控制器是发控盒，被控对象是导弹位标器，其原理框图如图1所示。在导弹进入自主跟踪目标前，随动电路由发控系统完成（虚线框）。
离轴驱动信号必须与导弹位标器坐标体制相符合，其与导弹反馈的反馈信号相减，构成角度闭环控制。误差信号输出送导弹伺服放大器，驱动位标器运动，实现导弹与雷达的随动，并进行扫描。离轴驱动信号、反馈信号以经过调制的极坐标信号形式表征各自携带的角度（方位、俯仰）信息。
3 随动测试分析
离轴驱动信号作为随动控制系统的输入信号，其包含的位置信息的准确性，决定着整个控制系统的控制精度。在开环状态下，当发控系统处于随动状态时，对其输出的信号进行解调，解调后得到，根据其信号的方向，测得雷达指向的大致方向，根据其信号的变换规律，可以测出的变化规律。这种方法能够准确测出雷达指向的方向及位置，随动的开环测试。
为了能够直观动态地显示发控系统雷达随动的工作过程，根据图1所示的系统模型，设计专门的反馈信号生成电路，接收发控系统送出来的，经电路处理后输出实时的反馈信号，送给发控系统，从而实现离轴随动的闭环控制，由上位机实时判断和显示。生成需要逼真模拟被控对象位标器陀螺运动平台的特性。陀螺运动平台通道间存在着交叉耦合，这为测试设计带来了难度。陀螺平台模型的控制输入、输出是三自由度的姿态信息，而离轴控制的、信号都是极坐标系下经过调制的电信号。实时产生需要进行信号相移与解调、变换、调制、合成、增益调整等步骤。
4 反馈信号实时生成原理
根据图1所示的系统模型，反馈信号生成方法如下：
接收发控系统输出的，被测试设备模拟导弹生成的两路基准信号解调，解调方法如下：
利用基准信号对进行解调，得到在被控对象坐标系上的俯仰、方位误差信息。解调可以采用基准信号直接和做乘法运算实现，也可以把基准信号转换为方波信号后在和信号进行乘法运算实现。本文采用方波信号解调。解调前，因模拟对象的需要，进行移相处理。
反馈信号生成后，送入发控系统，和实时相减，随着反馈信号的增大，其和信号的误差逐渐减小，当误差为零时，不再增大，此时离轴随动到位，即位标器视线指向雷达视线方向。在随动过程中叠加扫描，则位标器视线将以雷达视线为中心做周期性扫描运动。
系统模型中前向通道含有1个积分环节，为Ⅰ型系统，其对阶跃响应信号的稳态误差为零，对坡度输入信号的跟踪误差大小与开环增益成反比。运用MATLAB软件对上述随动过程进行建模、仿真，其中一组仿真结果如图2、图3所示。这是一个系统从零位开始一边扫描，一边向指定点随动的过程仿真。由图可知，采用这种信号生成方法，生成逼真的反馈信号，送入发控系统，为发控系统离轴随动功能的测试、系统联试提供方便可靠的手段。
5 离轴随动测试功能的实现
从以上分析可知，反馈信号的生成过程是对一个极坐标系下的经过调制的模拟信号进行实时处理的过程，这种处理可以用数字控制的方法进行，但难以保证实时性。而采用模拟电路实现，实时性、准确性均能保证，处理过程比较方便。模拟电路主要由滤波、相移调节、信号解调、信号转换、信号调制合成、滤波等环节组成。信号的解调和调制由专用的解调/调制模块实现，模块采用相关调制原理设计，其余电路由运算放大器及外围电阻、电容构成。采用该方法实现的随动测试电路，在实际应用中效果理想，达到了预期目的。
6 结语
本文从分析离轴随动控制系统中的控制信号和反馈信号特性入手，设计并实现了一种闭环的随动测试方法，满足了系统随动测试的需要，应用效果良好。
参考文献
[1] 徐日洲.空空导弹离轴瞄准发射控制系统[J].航空兵器，1984，（2）.
[2] 黄浩.位标器随动算法研究及实现[J].航空兵器，1998，（3）.
[3] 黄浩.基于DSP的离轴控制系统[J].航空兵器，2005，（1）.
[4] 廖志忠，徐日洲，等.空空导弹发控系统设计[M].北京：国防工业出版社，2007.
[5] 王化一，等.自动控制原理[M].北京：国防工业出版社，2004.
（责任编辑：秦逊玉）
关键词：发控系统；离轴控制；随动测试；离轴随动工作原理
中图分类号：TH132 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）10-0082-03
1 概述
随着军事技术的发展，机载武器系统对空空导弹的离轴随动性能要求增高，导弹发控系统增加了离轴随动功能，载机能够控制导弹与雷达或头盔瞄准具随动，使载机只用较小的机动或不作机动，就能使目标进入导弹的捕获范围，先于敌人发射导弹，摧毁目标。检测、验证发控系统的随动控制性能，对保障武器系统随动性能具有十分重要的作用。某武器系统中，离轴随动系统是典型的负反馈控制系统，控制信号和反馈信号均为极坐标下的经过基准信号调制的交流电压信号，本文从分析控制发控系统被控对象信号特征及模型入手，提出并实现了一种闭环测试发控系统随动性能的新方法。
2 离轴随动工作原理
某离轴随动系统由火控雷达/头盔瞄准具、发控盒和导弹位标器组成。来自火控雷达/头盔瞄准具的位置信息经随动电路处理后，驱动导弹位标器视线跟踪雷达天线/头盔瞄准具以捕获目标。该系统的输入指令是火控雷达信息，控制器是发控盒，被控对象是导弹位标器，其原理框图如图1所示。在导弹进入自主跟踪目标前，随动电路由发控系统完成（虚线框）。
离轴驱动信号必须与导弹位标器坐标体制相符合，其与导弹反馈的反馈信号相减，构成角度闭环控制。误差信号输出送导弹伺服放大器，驱动位标器运动，实现导弹与雷达的随动，并进行扫描。离轴驱动信号、反馈信号以经过调制的极坐标信号形式表征各自携带的角度（方位、俯仰）信息。
3 随动测试分析
离轴驱动信号作为随动控制系统的输入信号，其包含的位置信息的准确性，决定着整个控制系统的控制精度。在开环状态下，当发控系统处于随动状态时，对其输出的信号进行解调，解调后得到，根据其信号的方向，测得雷达指向的大致方向，根据其信号的变换规律，可以测出的变化规律。这种方法能够准确测出雷达指向的方向及位置，随动的开环测试。
为了能够直观动态地显示发控系统雷达随动的工作过程，根据图1所示的系统模型，设计专门的反馈信号生成电路，接收发控系统送出来的，经电路处理后输出实时的反馈信号，送给发控系统，从而实现离轴随动的闭环控制，由上位机实时判断和显示。生成需要逼真模拟被控对象位标器陀螺运动平台的特性。陀螺运动平台通道间存在着交叉耦合，这为测试设计带来了难度。陀螺平台模型的控制输入、输出是三自由度的姿态信息，而离轴控制的、信号都是极坐标系下经过调制的电信号。实时产生需要进行信号相移与解调、变换、调制、合成、增益调整等步骤。
4 反馈信号实时生成原理
根据图1所示的系统模型，反馈信号生成方法如下：
接收发控系统输出的，被测试设备模拟导弹生成的两路基准信号解调，解调方法如下：
利用基准信号对进行解调，得到在被控对象坐标系上的俯仰、方位误差信息。解调可以采用基准信号直接和做乘法运算实现，也可以把基准信号转换为方波信号后在和信号进行乘法运算实现。本文采用方波信号解调。解调前，因模拟对象的需要，进行移相处理。
反馈信号生成后，送入发控系统，和实时相减，随着反馈信号的增大，其和信号的误差逐渐减小，当误差为零时，不再增大，此时离轴随动到位，即位标器视线指向雷达视线方向。在随动过程中叠加扫描，则位标器视线将以雷达视线为中心做周期性扫描运动。
系统模型中前向通道含有1个积分环节，为Ⅰ型系统，其对阶跃响应信号的稳态误差为零，对坡度输入信号的跟踪误差大小与开环增益成反比。运用MATLAB软件对上述随动过程进行建模、仿真，其中一组仿真结果如图2、图3所示。这是一个系统从零位开始一边扫描，一边向指定点随动的过程仿真。由图可知，采用这种信号生成方法，生成逼真的反馈信号，送入发控系统，为发控系统离轴随动功能的测试、系统联试提供方便可靠的手段。
5 离轴随动测试功能的实现
从以上分析可知，反馈信号的生成过程是对一个极坐标系下的经过调制的模拟信号进行实时处理的过程，这种处理可以用数字控制的方法进行，但难以保证实时性。而采用模拟电路实现，实时性、准确性均能保证，处理过程比较方便。模拟电路主要由滤波、相移调节、信号解调、信号转换、信号调制合成、滤波等环节组成。信号的解调和调制由专用的解调/调制模块实现，模块采用相关调制原理设计，其余电路由运算放大器及外围电阻、电容构成。采用该方法实现的随动测试电路，在实际应用中效果理想，达到了预期目的。
6 结语
本文从分析离轴随动控制系统中的控制信号和反馈信号特性入手，设计并实现了一种闭环的随动测试方法，满足了系统随动测试的需要，应用效果良好。
参考文献
[1] 徐日洲.空空导弹离轴瞄准发射控制系统[J].航空兵器，1984，（2）.
[2] 黄浩.位标器随动算法研究及实现[J].航空兵器，1998，（3）.
[3] 黄浩.基于DSP的离轴控制系统[J].航空兵器，2005，（1）.
[4] 廖志忠，徐日洲，等.空空导弹发控系统设计[M].北京：国防工业出版社，2007.
[5] 王化一，等.自动控制原理[M].北京：国防工业出版社，2004.
（责任编辑：秦逊玉）