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由于船體受海浪影響，而發(fā)生隨機性搖擺(橫搖、縱搖、偏航)會使天線視軸晃動，容易造成窄波束天線跟蹤性能下降，甚至造成丟失目標。為準確跟蹤目標，減小載體運動給天線跟蹤帶來的擾動，需建立一套抗擾動穩(wěn)定系統(tǒng)，使天線輸出視軸隔離船體擾動而穩(wěn)定在慣性空間坐標系。保證系統(tǒng)的跟蹤能力和跟蹤性能的要求。
為了有效實現(xiàn)抗擾動功能，傳統(tǒng)的方案上需要同時采用多模式補償，利用至少6個速率陀螺檢測船體的三維擾動信息和天線主動的旋轉(zhuǎn)信息，根據(jù)天線三軸(方位軸、俯仰軸、橫切軸)結(jié)構(gòu)，結(jié)合前饋開環(huán)補償和反饋閉環(huán)補償，實現(xiàn)對擾動的隔離。方案設計復雜、陀螺使用量大且冗余度不夠。
1 船體三維擾動對三軸天線視軸的影響
三軸天線系統(tǒng)(橫切軸C、方位軸A、俯仰軸E)，是在傳統(tǒng)的A-E型座架基礎(chǔ)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，橫切軸與方位軸重合;當俯仰角E=90°時，橫切軸與方位軸垂直。
當船體以角速度矢量ωz=(ωpωyωh)表示擾動。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(shù)的變化轉(zhuǎn)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，艏為正，OYc為垂直甲板平面，向上為正，OZc按右手規(guī)確定。
由圖l(a)可得：
當A=0°時，縱搖速度為ωp=0，只有橫搖量ωy;當A=90°時，橫搖速度為ωy=0，只有縱搖量ωp。在天線主動驅(qū)動和載體擾動的共同作用下，天線各軸的總的旋轉(zhuǎn)速度為：
式(2)～式(4)是船體三維擾動在天線三軸上的反映，伺服控制系統(tǒng)可以采用開環(huán)補償消除其對天線跟蹤的影響。式(5)～式(7)是天線三軸在慣性空間總的轉(zhuǎn)動信息，伺服控制系統(tǒng)可以采用閉環(huán)方式消除其對天線跟蹤的影響。因此，設法正確測量出這些信息，并采取合適的控制模式，抑制擾動使天線快速、穩(wěn)定跟蹤目標是伺服系統(tǒng)抗擾動設計的核心。
