高性能导弹过载自动驾驶仪设计详解

过载自动驾驶仪的设计是高性能导弹控制系统中的关键组成部分，尤其是在自寻的或指令制导导弹中。设计的核心围绕着加速度计和陀螺仪的配置，以及如何确保系统的稳定性与抗颤振能力。加速度计通常安装在导弹质心前方，避开一阶振动模态的波腹区域，以防止颤振引发的结构损坏。其敏感轴选择[pic]轴，陀螺仪则需避免安置在角振动最大的节点，其敏感轴同样指向[pic]轴。 图6.3-1展示了自动驾驶仪的基本结构，包括尾舵控制。设计时，假设陀螺仪和加速度计的动态延迟在高通带内可忽略，且舵机伺服系统被简化为二阶系统，忽略了舵面升力产生的过载。导弹本身的传递函数被设定为一个二阶系统，具有穿越频率[pic]和阻尼比[pic]，稳态增益为[pic]。由于弹体静稳定性的需求，反馈器件的正反馈与输入指令形成负反馈，使得舵系统增益[pic]必须保持负值。 该系统是一个0型闭环控制，为了抵抗气动增益变化带来的影响，开环增益需设计得至少为10或更高，具体为[pic]。通过增加反馈回路增益，可以降低系统增益并提升带宽。为了实现最小带宽为40[pic]，考虑到导弹气动自振频率的低阻尼特性（至少是驾驶仪穿越频率的2到3倍），这会导致在驾驶仪穿越频率附近出现接近180[pic]的相位滞后。速率陀螺仪在反馈电路中提供了一部分输出，这对于保持系统的动态平衡和稳定至关重要。 过载自动驾驶仪的设计不仅要考虑硬件组件的位置和性能，还要注重系统动态特性的优化，确保在实际飞行中能够有效地控制导弹的姿态和机动性，同时避免因颤振和共振引起的结构问题。通过合理的参数选择和系统架构设计，可以实现有效的导弹制导和防御性能。