导弹控制系统各环节误差分配方法与流程

技术领域：

本发明涉及导弹系统设计方法领域，具体来说，是一种导弹控制系统各环节误差分配方法。

背景技术：
：

导弹的命中精度误差是衡量导弹对目标打击精确性的重要指标，其表征为导弹实际落点到目标位置的直线距离，量纲为长度单位。当设计者对控制系统引起的命中精度误差向系统内各环节进行分配时，只能做到分配到“某某环节引起的命中精度误差”这一层次，而对各环节本身物理系统的误差，却没有一个明确的设计方法。

比如舵机输出舵偏角误差是舵机引起的命中精度误差的原因，但是这两者时间的对应关系，以及如何从舵机引起的命中精度误差设计出相应的舵偏角误差，现阶段还只能通过经验或者试验来确定，没有一个解析的设计方法来解决这一问题。

技术实现要素：
：

为了解决导弹控制系统总体命中精度误差向控制系统内各环节自身物理系统误差分配的问题，本发明提出一种导弹控制系统各环节误差分配方法，可以实现导弹控制系统命中精度误差向控制系统内部各环节实际物理系统误差的分配。

本发明通过以下技术方案实现：

一种导弹控制系统各环节误差分配方法，导引头环节自身误差为导引头测得导弹到激光光轴的距离偏差，量纲为长度单位；弹上计算机环节自身误差为其给舵机输出的控制指令误差，量纲为时间单位；舵机环节自身误差为其输出的舵偏角，其量纲为角度单位；具体包括以下步骤：

步骤一、由已分配给控制系统的命中精度误差，按照设定权重，将控制系统的命中精度误差分配给控制系统的舵机、弹上计算机和导引头或接收机，作为各环节引起的命中精度误差；

步骤二、分别以导引头或接收机误差、弹上计算机误差、舵机误差作为输入，导弹位置变化为输出，推导导引头、弹上计算机、舵机自身误差到导弹位置的传递函数；

步骤三、根据得到的由各环节对应的到导弹位置的传递函数，分别得到导引头或接收机、弹上计算机、舵机自身误差引起导弹位置变化的稳态增益；

步骤四、将控制系统各环节引起的命中精度误差，分别除以各环节自身误差引起的导弹位置变化的稳态增益，即为导弹控制系统导引头、弹上计算机、舵机自身物理系统对应的误差。

本发明的有益效果是，实现从导弹控制系统命引起的中精度误差到控制系统各环节自身物理系统误差的分配，为设计人员对控制系统进行误差分配时提供理论指导和依据。

附图说明：

图1为本发明一种导弹控制系统各环节误差分配方法流程图。

图2激光驾束制导体制下导弹控制系统框图。

图3导引头误差作为系统输入时的等效控制系统框图。

具体实施方式：

下面以激光驾束制导导弹控制系统为例对本发明的各步骤进行具体说明。

激光驾束制导体制下导弹控制系统框图如图2所示，在导弹的控制系统中，采用超前校正环节，未使用自动驾驶仪，舵机采用比例环节。

控制系统中，校正网络的传递函数为：

其中kj为校正网络增益，a为分度系数，t为时间常数。

rm为导弹飞行距离，ks为舵机增益。舵偏角到导弹法向加速度的传递函数为：

设控制系统的误差源一共有三个，分别是导引头误差、弹上计算机误差和舵机误差。这里误差定义为实际输出值与理想输出值之间作差的差值。

导引头误差是指导引头在接收激光波束信息后，其输出的导弹距离光轴位置误差，即导弹距离光轴位置的真值与导引头实际输出给弹上计算机的位置的差值。它是一个长度物理量。

弹上计算机误差是指弹上计算机接收了导引头输出的导弹位置信息后，经过其内部计算处理而输出的舵指令误差。在激光驾束制导体制下，导弹多为中小型导弹，采用的舵机为电动式舵机或气压式舵机，因此弹上计算机输出的控制信号为电压信号，弹上计算机的输出误差是弹上计算机实际输出控制电压与理想输出电压的差值，它是一个电压物理量。

舵机误差表现为舵机输出的舵偏角误差，即在接收弹上计算机给出的舵指令后，舵机实际输出舵偏角与理论输出舵偏角的差值，其是一个以角度或弧度为单位的物理量。

设所提的三个误差源的误差均表示在输入一定的条件下，误差源实际输出与理想输出的差值，与给误差源输的入无关，因此可认为三种误差源的误差均为未定系统误差，并且是相互独立的。因此，可以使用相互独立的随机误差分配方法对控制系统内各环节进行命中精度误差的分配。

步骤一：设总体系统分配给控制系统的命中精度误差指标为|σcs|，控制系统分配给导引头、弹上计算机和舵机的命中精度误差指标分别为|σc1|、|σc2|以及|σc3|。按照不同权重对控制系统内各环节对应的命中精度误差进行分配，设导引头、弹上计算机和舵机的命中精度误差占控制系统总的命中精度误差的权重分别为λc1，λc2和λc3，其中λc1+λc2+λc3＝1。根据相互独立的随机误差分配方法，则有：

这样，则满足σ²c1+σ²c2+σ²c3＝σ²cs，服从相互独立的随机误差分配准则。

步骤二：下面以导引头为例，推导其物理系统误差与其对应的命中精度误差的传递关系。以导引头误差为控制系统输入，导弹位置为输出，当假设误差源仅有导引头时，可得到变形后的控制系统框图如图3所示。

通过图3，可以推导出导弹位置变化关于导引头误差的传递函数为：

同理，导弹命中精度误差关于弹上计算机误差的传递函数为：

导弹命中精度误差关于舵机误差的传递函数为：

步骤三：在图3中，当导引头误差输入为0时，导弹位置输出也为0。由于导弹命中精度误差表示导弹实际位置与理想位置之间的距离，因此当误差源仅有导引头时，导弹的位置输出即为导引头误差引起的导弹的实际位置偏差，就是导引头引起的命中精度误差，式(2)就是导引头物理系统误差到其引起的命中精度误差之间的传递函数。导引头物理系统误差到其引起的命中精度误差之间的传递系数可以用式(2)的稳态增益表示。当时间趋近于无穷时，式(2)的值趋近于1，因此可得导引头(或接收机)自身误差引起导弹位置变化的稳态增益为1。同理可得弹上计算机自身误差引起导弹位置变化的稳态增益为1/kj，舵机自身误差引起导弹位置变化的稳态增益为1/(kjks)。

步骤四：导引头物理系统误差到其引起的命中精度误差之间的传递关系为：

|σc1|＝|σseeker|

其中，|σseeker|表示导引头探测导弹到激光波束光轴距离误差，单位为米。

同理，弹上计算机物理系统误差到其引起的命中精度误差之间的传递关系为：

|σ2|＝|σcomputer|/kj

其中，|σcomputer|表示弹上计算机输出的控制电压误差，单位为伏特。

舵机物理系统误差到其引起的命中精度误差之间的传递关系为：

|σc3|＝|σservor|/(kjks)

其中，|σservor|表示舵机输出的舵偏角误差，单位为弧度。

综上，可获得导弹控制系统各环节自身物理系统误差为：