平台伺服回路性能指标

3.2.2　平台伺服回路性能指标

伺服回路的设计要能保证惯导平台高精度的动静态特性，既能准确地稳定在惯性空间，又能准确地跟踪导航坐标系在空间的转动。

通常对平台伺服回路提出如下三个性能指标。

1.闭环力矩刚度

力矩刚度表示平台系统抵抗干扰力矩的能力，定义为干扰力矩与其所引起的平台偏角之比。用S代表力矩刚度，则有:

式中，M_d为干扰力矩，φ_p为平台偏角。

用jω代替s，则有

S(jω)为力矩刚度的频率特性，表示平台抵抗周期性干扰力矩的能力，亦称动态力矩刚度。当ω= 0时，S(0)表示平台抵抗常值干扰力矩的能力，常称为静态力矩刚度。

2.闭环振荡度M_r

平台系统的闭环幅频特性用表示，相应的幅频特性曲线如图3-2所示。

图3-2中ω_M为谐振频率，M_r为谐振峰值，称为振荡度。振荡度是反映系统动态性能的指标，与时域设计中的超调量指标相对应。振荡度越大，力矩电机的力矩谐振峰值就越大，力矩电机就可能出现力矩饱和，造成系统非线性振荡，致使系统不稳定。即使力矩未达到饱和，也会使它的功耗增大。此外，力矩谐振也会使平台系统动态误差角和陀螺仪动态误差角增大，所以必须校正ω_M处陀螺的动态误差角，看其是否超过了允许值。为了获得好的系统动态性能，M_r通常取1.1～1.5。对闭环振荡度M的要求，可以转换为对开环相位储备的要求，M_r= 1.1～1.5，对应于相位储备λ= 54°10'～38°55'。

图3-2　闭环幅频特性曲线

3.闭环通频带ω_b

图3-2中，ω_b表示系统的闭环通频带，即系统频率范围的宽窄，也反映了系统对输入响应速度的快慢。ω_b大可使响应速度增快，但也会使系统容易受干扰的影响。

ω_b的选择应考虑平台系统对低频的干扰力矩，如载体的姿态变化等引起的干扰力矩(一般在0～5Hz之间)，应有足够大的力矩刚度，使平台在上述干扰力矩作用下有足够小的动态误差。即要有足够宽的通频带，才能快速抵消干扰力矩的作用。而对一些高频干扰，如发动机振动以及电子系统的干扰等，应具有很好的抑制作用。总之，平台系统的通频带要选择恰当，不能太大，也不能太小。平台系统的通频带一般选在50～200Hz之间。