导弹预警系统二维摆镜结构及其控制系统研究

摘要

导弹预警卫星是用于监视发现和跟踪敌方弹道导弹发射的侦察卫星。卫星上装有高灵敏度的红外探测器和带望远镜头的电视摄像机，在敌方从地面或水下发射导弹后数十秒内，红外探测器即可探测到导弹上升段飞行期间发动机尾焰的红外辐射，并发出警报。本文研究的导弹预警系统是基于卫星平台的红外实时传输侦察相机设备，它可以实时侦察、辨别、跟踪敌方飞行导弹，在短时间内获取导弹飞行资料。导弹预警系统的研制对增强我国国防实力具有重要意义。
　　设计导弹预警系统难点在于：作为星上载荷，要求质量小，刚度、强度大，要实现实时跟踪目标，要求指向跟踪系统转动平稳、快速，精度高。本文首先根据光学需要对导弹预警系统总体结构进行了设计，重点对其中的关键部件指向反射镜进行了轻量化设计，通过比较选择了合适空间环境且具有高强度、低密度、综合性能好的SIC作为反射镜的材料，运用有限元分析软件ANSYS对几种轻量化结构分别进行优化，通过比较最后确定指向反射镜轻量化结构及尺寸。
　　在指向反射镜的摆动控制方面，采用低速性能好的分装式直流力矩电机作为指向反射镜的驱动电机，并采用感应同步器作为角度测量元件，运用轴角转换器AD2S80A进行角度和速度的输出，采用技术成熟的PID控制方案，进行速度和位置双闭环控制，以实现指向反射镜转动速度的平稳性和位置的精确性。为进一步提高二维摆镜的指向精度，重点对测角系统中轴角转换器和感应同步器可能产生的误差进行了误差分析，一方面采用高精度的感应同步器，另一方面从电路方面进行补偿且在安装调试时进行标定补偿。
　　确定指向反射镜二维角度变化与目标点位置变化之间的相互关系。根据卫星轨道姿态，运用球面三角形找出卫星及星下点与目标点之间的关系，建立了指向反射镜与目标点的角度关系。

目录

导弹预警系统二维摆镜结构及其控制系统研究

THE STUDY OF THE TWO-DIMENSIONWAVING MIRROR STRUCTURES ANDTHE CONTROL SYSTEM FOR EARLYWARNING SYSTEMS OF THE MISSILE

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题研究内容

第2章 导弹预警系统结构设计

2.1 导弹预警系统结构技术指标

2.2 导弹预警系统方案设计

2.3 本章小结

第3章 指向反射镜轻量化设计

3.1 指向反射镜轻量化形状及材料的确定

3.2 指向反射镜轻量化结构优化设计

3.3 本章小结

第4章 指向反射镜控制系统总体设计

4.1 控制系统主要部件选择

4.2 角度检测方案误差分析与补偿

4.3 指向反射镜控制系统方案设计与仿真

4.4 本章小结

第5章 导弹预警系统二维摆镜目标指向方案设计

5.1 几种常用的坐标系及坐标变换

5.2 目标指向方案设计

5.3 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢