導彈姿態(tài)控制系統(tǒng)的原理

飛行中彈道導彈繞質(zhì)心運動通常用3個飛行姿態(tài)角（滾動、偏航和俯仰）及其變化率來描述。其姿態(tài)控制系統(tǒng)一般由3個基本通道組成，分別穩(wěn)定和控制導彈的滾動、偏航和俯仰姿態(tài)。各通道組成基本相同，由敏感裝置、變換放大裝置和執(zhí)行機構組成。①敏感裝置用于測量導彈的姿態(tài)變化并輸出信號，通常采用位置陀螺儀、慣性平臺和速率陀螺儀等慣性器件。位置陀螺儀是利用二自由度陀螺儀的穩(wěn)定性提供導彈姿態(tài)角測量基準，通過角度傳感器輸出與導彈姿態(tài)角偏差成比例的電信號。慣性平臺是為導彈提供測量坐標基準．利用彈體相對于慣性平臺框架間的轉動來產(chǎn)生姿態(tài)角信號。速率陀螺儀是利用單自由度陀螺儀的進動性，來測量導彈的姿態(tài)角速率，經(jīng)換算給出導彈姿態(tài)角變化信號。有些導彈還采用加速度計等作為敏感裝置，以實現(xiàn)彈體載荷和質(zhì)心偏移的最小控制。②變換放大裝置用于對各姿態(tài)信號和制導指令信號按一定控制規(guī)律進行運算、校正和放大并輸出控制信號。姿態(tài)控制系統(tǒng)按傳遞的信號形式可分為模擬式和數(shù)字式。在模擬式姿態(tài)控制系統(tǒng)中，所傳遞的信號是連續(xù)變化的物理量，主要由校正網(wǎng)絡和放大器等組成。在數(shù)字式姿態(tài)控制系統(tǒng)中，所有信號都被轉化為數(shù)字量，變換放大裝置通常由彈上計算機兼顧，其變換放大裝置又稱為控制計算裝置。③執(zhí)行機構，又稱伺服機構。有電動、氣動和液壓等類型。用于將電信號轉變成機械動作，其工作過程是：根據(jù)控制信號驅(qū)動舵面或擺動發(fā)動機，產(chǎn)生使彈體繞質(zhì)心運動的控制力矩，以穩(wěn)定或控制導彈的飛行姿態(tài)。產(chǎn)生控制力矩的方式有舵面氣動控制和推力向量控制兩類。舵面氣動控制方式是由伺服機構（或舵機）驅(qū)動空氣舵產(chǎn)生氣動控制力矩，它能有效地穩(wěn)定和控制導彈在大氣層內(nèi)飛行；推力向量控制方式是由伺服機構改變推力向量產(chǎn)生控制力矩，它有燃氣舵、液體（或氣體）二次噴射、擺動發(fā)動機、擺動噴管或姿態(tài)控制發(fā)動機等控制方式。推力向量控制方式在大氣層外也能使用，但必須在發(fā)動機工作情況下進行。導彈姿態(tài)控制系統(tǒng)中的敏感裝置、變換放大裝置和執(zhí)行機構等與彈體（控制對象）一起構成導彈姿態(tài)控制閉環(huán)回路。大型導彈（火箭）的姿態(tài)控制系統(tǒng)多采用姿態(tài)角、姿態(tài)角速度和線加速度的多回路閉環(huán)控制。當制導指令信號為零時，如果導彈在干擾力矩作用下使彈體姿態(tài)角發(fā)生變動，則敏感裝置敏感其信號，經(jīng)過回路負反饋產(chǎn)生控制力矩與干擾力短相平衡；當干擾力矩消除后，控制力矩自動消失，從而使導彈的姿態(tài)角保持穩(wěn)定。當制導指令信號不為零時，信號經(jīng)過閉環(huán)回路產(chǎn)生控制力矩，控制導彈的姿態(tài)角，以實現(xiàn)導彈的控制。