船載通信天線(xiàn)控制系統的穩定設計

為了完成遠洋航天測控和通信業(yè)務(wù)，大型精密跟蹤天線(xiàn)要安裝在測控和通信測量船上。由于船體受海浪影響，而發(fā)生隨機性搖擺(橫搖、縱搖、偏航)會(huì )使天線(xiàn)視軸晃動(dòng)，容易造成窄波束天線(xiàn)跟蹤性能下降，甚至造成丟失目標。為準確跟蹤目標，減小載體運動(dòng)給天線(xiàn)跟蹤帶來(lái)的擾動(dòng)，需建立一套抗擾動(dòng)穩定系統，使天線(xiàn)輸出視軸隔離船體擾動(dòng)而穩定在慣性空間坐標系。保證系統的跟蹤能力和跟蹤性能的要求。
為了有效實(shí)現抗擾動(dòng)功能，傳統的方案上需要同時(shí)采用多模式補償，利用至少6個(gè)速率陀螺檢測船體的三維擾動(dòng)信息和天線(xiàn)主動(dòng)的旋轉信息，根據天線(xiàn)三軸(方位軸、俯仰軸、橫切軸)結構，結合前饋開(kāi)環(huán)補償和反饋閉環(huán)補償，實(shí)現對擾動(dòng)的隔離。方案設計復雜、陀螺使用量大且冗余度不夠。

1 船體三維擾動(dòng)對三軸天線(xiàn)視軸的影響
三軸天線(xiàn)系統(橫切軸C、方位軸A、俯仰軸E)，是在傳統的A-E型座架基礎上，在俯仰軸上疊加與之垂直的橫切軸，橫切軸垂直于電軸。當俯仰角E=0°時(shí)，橫切軸與方位軸重合；當俯仰角E=90°時(shí)，橫切軸與方位軸垂直。

當船體以角速度矢量ωz=(ωpωyωh)表示擾動(dòng)。其中：ωy為船橫搖速度，ωp為船縱搖速度，ωh為船航向速度。船搖參數的變化轉換到橫傾軸、方位軸、俯仰軸的速度分量，如圖1所示。設ωRE為船搖附加的方位速度，ωRC為船搖附加的橫傾速度，ωRE為船搖附加的俯仰速度甲板坐標系：OXc為船艏艉線(xiàn)，艏為正，OYc為垂直甲板平面，向上為正，OZc按右手規確定。