技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及導(dǎo)彈系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法領(lǐng)域，具體來說，是一種導(dǎo)彈控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)誤差分配方法。

背景技術(shù)：
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導(dǎo)彈的命中精度誤差是衡量導(dǎo)彈對(duì)目標(biāo)打擊精確性的重要指標(biāo)，其表征為導(dǎo)彈實(shí)際落點(diǎn)到目標(biāo)位置的直線距離，量綱為長度單位。當(dāng)設(shè)計(jì)者對(duì)控制系統(tǒng)引起的命中精度誤差向系統(tǒng)內(nèi)各環(huán)節(jié)進(jìn)行分配時(shí)，只能做到分配到“某某環(huán)節(jié)引起的命中精度誤差”這一層次，而對(duì)各環(huán)節(jié)本身物理系統(tǒng)的誤差，卻沒有一個(gè)明確的設(shè)計(jì)方法。

比如舵機(jī)輸出舵偏角誤差是舵機(jī)引起的命中精度誤差的原因，但是這兩者時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以及如何從舵機(jī)引起的命中精度誤差設(shè)計(jì)出相應(yīng)的舵偏角誤差，現(xiàn)階段還只能通過經(jīng)驗(yàn)或者試驗(yàn)來確定，沒有一個(gè)解析的設(shè)計(jì)方法來解決這一問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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為了解決導(dǎo)彈控制系統(tǒng)總體命中精度誤差向控制系統(tǒng)內(nèi)各環(huán)節(jié)自身物理系統(tǒng)誤差分配的問題，本發(fā)明提出一種導(dǎo)彈控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)誤差分配方法，可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈控制系統(tǒng)命中精度誤差向控制系統(tǒng)內(nèi)部各環(huán)節(jié)實(shí)際物理系統(tǒng)誤差的分配。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種導(dǎo)彈控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)誤差分配方法，導(dǎo)引頭環(huán)節(jié)自身誤差為導(dǎo)引頭測(cè)得導(dǎo)彈到激光光軸的距離偏差，量綱為長度單位；彈上計(jì)算機(jī)環(huán)節(jié)自身誤差為其給舵機(jī)輸出的控制指令誤差，量綱為時(shí)間單位；舵機(jī)環(huán)節(jié)自身誤差為其輸出的舵偏角，其量綱為角度單位；具體包括以下步驟：

步驟一、由已分配給控制系統(tǒng)的命中精度誤差，按照設(shè)定權(quán)重，將控制系統(tǒng)的命中精度誤差分配給控制系統(tǒng)的舵機(jī)、彈上計(jì)算機(jī)和導(dǎo)引頭或接收機(jī)，作為各環(huán)節(jié)引起的命中精度誤差；

步驟二、分別以導(dǎo)引頭或接收機(jī)誤差、彈上計(jì)算機(jī)誤差、舵機(jī)誤差作為輸入，導(dǎo)彈位置變化為輸出，推導(dǎo)導(dǎo)引頭、彈上計(jì)算機(jī)、舵機(jī)自身誤差到導(dǎo)彈位置的傳遞函數(shù)；

步驟三、根據(jù)得到的由各環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)的到導(dǎo)彈位置的傳遞函數(shù)，分別得到導(dǎo)引頭或接收機(jī)、彈上計(jì)算機(jī)、舵機(jī)自身誤差引起導(dǎo)彈位置變化的穩(wěn)態(tài)增益；

步驟四、將控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)引起的命中精度誤差，分別除以各環(huán)節(jié)自身誤差引起的導(dǎo)彈位置變化的穩(wěn)態(tài)增益，即為導(dǎo)彈控制系統(tǒng)導(dǎo)引頭、彈上計(jì)算機(jī)、舵機(jī)自身物理系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的誤差。

本發(fā)明的有益效果是，實(shí)現(xiàn)從導(dǎo)彈控制系統(tǒng)命引起的中精度誤差到控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)自身物理系統(tǒng)誤差的分配，為設(shè)計(jì)人員對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行誤差分配時(shí)提供理論指導(dǎo)和依據(jù)。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明一種導(dǎo)彈控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)誤差分配方法流程圖。

圖2激光駕束制導(dǎo)體制下導(dǎo)彈控制系統(tǒng)框圖。

圖3導(dǎo)引頭誤差作為系統(tǒng)輸入時(shí)的等效控制系統(tǒng)框圖。

具體實(shí)施方式：

下面以激光駕束制導(dǎo)導(dǎo)彈控制系統(tǒng)為例對(duì)本發(fā)明的各步驟進(jìn)行具體說明。

激光駕束制導(dǎo)體制下導(dǎo)彈控制系統(tǒng)框圖如圖2所示，在導(dǎo)彈的控制系統(tǒng)中，采用超前校正環(huán)節(jié)，未使用自動(dòng)駕駛儀，舵機(jī)采用比例環(huán)節(jié)。

控制系統(tǒng)中，校正網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)為：

其中kj為校正網(wǎng)絡(luò)增益，a為分度系數(shù)，t為時(shí)間常數(shù)。

rm為導(dǎo)彈飛行距離，ks為舵機(jī)增益。舵偏角到導(dǎo)彈法向加速度的傳遞函數(shù)為：

設(shè)控制系統(tǒng)的誤差源一共有三個(gè)，分別是導(dǎo)引頭誤差、彈上計(jì)算機(jī)誤差和舵機(jī)誤差。這里誤差定義為實(shí)際輸出值與理想輸出值之間作差的差值。

導(dǎo)引頭誤差是指導(dǎo)引頭在接收激光波束信息后，其輸出的導(dǎo)彈距離光軸位置誤差，即導(dǎo)彈距離光軸位置的真值與導(dǎo)引頭實(shí)際輸出給彈上計(jì)算機(jī)的位置的差值。它是一個(gè)長度物理量。

彈上計(jì)算機(jī)誤差是指彈上計(jì)算機(jī)接收了導(dǎo)引頭輸出的導(dǎo)彈位置信息后，經(jīng)過其內(nèi)部計(jì)算處理而輸出的舵指令誤差。在激光駕束制導(dǎo)體制下，導(dǎo)彈多為中小型導(dǎo)彈，采用的舵機(jī)為電動(dòng)式舵機(jī)或氣壓式舵機(jī)，因此彈上計(jì)算機(jī)輸出的控制信號(hào)為電壓信號(hào)，彈上計(jì)算機(jī)的輸出誤差是彈上計(jì)算機(jī)實(shí)際輸出控制電壓與理想輸出電壓的差值，它是一個(gè)電壓物理量。

舵機(jī)誤差表現(xiàn)為舵機(jī)輸出的舵偏角誤差，即在接收彈上計(jì)算機(jī)給出的舵指令后，舵機(jī)實(shí)際輸出舵偏角與理論輸出舵偏角的差值，其是一個(gè)以角度或弧度為單位的物理量。

設(shè)所提的三個(gè)誤差源的誤差均表示在輸入一定的條件下，誤差源實(shí)際輸出與理想輸出的差值，與給誤差源輸?shù)娜霟o關(guān)，因此可認(rèn)為三種誤差源的誤差均為未定系統(tǒng)誤差，并且是相互獨(dú)立的。因此，可以使用相互獨(dú)立的隨機(jī)誤差分配方法對(duì)控制系統(tǒng)內(nèi)各環(huán)節(jié)進(jìn)行命中精度誤差的分配。

步驟一：設(shè)總體系統(tǒng)分配給控制系統(tǒng)的命中精度誤差指標(biāo)為|σcs|，控制系統(tǒng)分配給導(dǎo)引頭、彈上計(jì)算機(jī)和舵機(jī)的命中精度誤差指標(biāo)分別為|σc1|、|σc2|以及|σc3|。按照不同權(quán)重對(duì)控制系統(tǒng)內(nèi)各環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)的命中精度誤差進(jìn)行分配，設(shè)導(dǎo)引頭、彈上計(jì)算機(jī)和舵機(jī)的命中精度誤差占控制系統(tǒng)總的命中精度誤差的權(quán)重分別為λc1，λc2和λc3，其中λc1+λc2+λc3＝1。根據(jù)相互獨(dú)立的隨機(jī)誤差分配方法，則有：

這樣，則滿足σ²c1+σ²c2+σ²c3＝σ²cs，服從相互獨(dú)立的隨機(jī)誤差分配準(zhǔn)則。

步驟二：下面以導(dǎo)引頭為例，推導(dǎo)其物理系統(tǒng)誤差與其對(duì)應(yīng)的命中精度誤差的傳遞關(guān)系。以導(dǎo)引頭誤差為控制系統(tǒng)輸入，導(dǎo)彈位置為輸出，當(dāng)假設(shè)誤差源僅有導(dǎo)引頭時(shí)，可得到變形后的控制系統(tǒng)框圖如圖3所示。

通過圖3，可以推導(dǎo)出導(dǎo)彈位置變化關(guān)于導(dǎo)引頭誤差的傳遞函數(shù)為：

同理，導(dǎo)彈命中精度誤差關(guān)于彈上計(jì)算機(jī)誤差的傳遞函數(shù)為：

導(dǎo)彈命中精度誤差關(guān)于舵機(jī)誤差的傳遞函數(shù)為：

步驟三：在圖3中，當(dāng)導(dǎo)引頭誤差輸入為0時(shí)，導(dǎo)彈位置輸出也為0。由于導(dǎo)彈命中精度誤差表示導(dǎo)彈實(shí)際位置與理想位置之間的距離，因此當(dāng)誤差源僅有導(dǎo)引頭時(shí)，導(dǎo)彈的位置輸出即為導(dǎo)引頭誤差引起的導(dǎo)彈的實(shí)際位置偏差，就是導(dǎo)引頭引起的命中精度誤差，式(2)就是導(dǎo)引頭物理系統(tǒng)誤差到其引起的命中精度誤差之間的傳遞函數(shù)。導(dǎo)引頭物理系統(tǒng)誤差到其引起的命中精度誤差之間的傳遞系數(shù)可以用式(2)的穩(wěn)態(tài)增益表示。當(dāng)時(shí)間趨近于無窮時(shí)，式(2)的值趨近于1，因此可得導(dǎo)引頭(或接收機(jī))自身誤差引起導(dǎo)彈位置變化的穩(wěn)態(tài)增益為1。同理可得彈上計(jì)算機(jī)自身誤差引起導(dǎo)彈位置變化的穩(wěn)態(tài)增益為1/kj，舵機(jī)自身誤差引起導(dǎo)彈位置變化的穩(wěn)態(tài)增益為1/(kjks)。

步驟四：導(dǎo)引頭物理系統(tǒng)誤差到其引起的命中精度誤差之間的傳遞關(guān)系為：

|σc1|＝|σseeker|

其中，|σseeker|表示導(dǎo)引頭探測(cè)導(dǎo)彈到激光波束光軸距離誤差，單位為米。

同理，彈上計(jì)算機(jī)物理系統(tǒng)誤差到其引起的命中精度誤差之間的傳遞關(guān)系為：

|σ2|＝|σcomputer|/kj

其中，|σcomputer|表示彈上計(jì)算機(jī)輸出的控制電壓誤差，單位為伏特。

舵機(jī)物理系統(tǒng)誤差到其引起的命中精度誤差之間的傳遞關(guān)系為：

|σc3|＝|σservor|/(kjks)

其中，|σservor|表示舵機(jī)輸出的舵偏角誤差，單位為弧度。

綜上，可獲得導(dǎo)彈控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)自身物理系統(tǒng)誤差為：