速率穩定平臺隔離度的研究與應用

（中國空空導彈研究院，洛陽 471009）

近年來，穩定平臺技術被廣泛應用于軍事領域，如飛機、導彈、艦船等，其主要功能為隔離載體擾動，保持穩定平臺相對慣性空間穩定。

隔離度是反映穩定平臺對載體擾動的隔離能力，是穩定平臺的重要性能指標。隔離度定義為在載體擾動作用下，穩定平臺響應角速度有效值與載體運動角速度有效值之比。隔離度大小直接影響穩定平臺慣性空間穩定性，因此，建立準確的隔離度模型對提高穩定平臺穩定性有實際的意義。

1 模型推導與建立

1.1 電機及負載模型

鑒于直流力矩電機低轉速、大力矩且可直接與負載耦合等優點，采用直流力矩電機直接驅動平臺運動。直流力矩電機工作原理與普通直流伺服電動機一樣，電機及負載模型如圖1所示。

圖1 電機及負載模型Fig.1 Motor and load model

式中，R、L、Ke、Km、ue、φ和ω分別為直流力矩電機電阻、電感、反電勢系數、力矩系數、輸入電壓、絕對角速度和相對角速度，J為電機及負載等效轉動慣量，Mf為摩擦力矩，ψ為載體擾動角速度。

1.2 傳感器及處理電路模型

速率穩定平臺采用速率陀螺作為角速度測量元件，與處理電路等效為一階慣性環節：

式中，Kg為放大倍數，τ為時間常數。

1.3 功率放大模型

采用PWM驅動直流力矩電機，其模型簡化為純比例環節Kpwm。

1.4 摩擦力矩模型

摩擦力矩是影響穩定平臺隔離度重要因素，因此建立準確的摩擦力矩模型是建立穩定平臺隔離度模型和系統設計的關鍵。

目前工程中常采用摩擦力矩模型（包括庫侖摩擦模型、庫侖+粘滯摩擦模型、靜摩擦+庫侖+粘滯摩擦模型和Stribeck摩擦模型）。……