跟踪雷达天线伺服系统研究

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伺服系统是跟踪雷达的主要组成部分,伺服系统精度直接影响到雷达的跟踪精度。随着电力电子技术、传感器技术、电机控制技术的不断发展,以及高性能数字信号处理器技术的不断进步,雷达伺服驱动正在由直流向交流方向发展,伺服控制系统逐渐由模拟控制系统向数字控制系统发展,先进的控制理论也被应用于伺服系统中,这些都为高性能雷达伺服控制系统的开发奠定了基础。机械扫描雷达在跟踪目标的过程中,用俯仰电机和方位电机控制雷达天线转动,调整天线指向目标。由于俯仰电机和方位电机控制原理相似,本文主要研究雷达方位伺服控制系统。本文以无刷直流电机作为驱动电机,结合雷达天线伺服系统,建立伺服系统模型,研究雷达三闭环伺服控制系统的设计过程,主要分析雷达在引导工作方式下控制算法性能。绘制了三个回路的频率特性曲线,仿真得到了位置和速度响应曲线。结果表明,采用串联校正方法设计的三环伺服系统是稳定的。由于传统的PID控制在系统参数扰动和外界干扰时需要整定控制器参数,而滑模变结构控制对系统参数变化与外部扰动不敏感,故对位置回路采用滑模变结构控制。通过仿真分析,滑模变结构控制存在一定的抖振。神经网络能够任意逼近线性或非线性系统,采用神经网络与滑模变结构控制相结合的方法来抑制抖振问题。仿真结果表明,神经滑模变结构位置控制器具有一般滑模变结构控制的优点,同时对抖振有很好的抑制作用。在硬件电路设计上,主要设计了以TMS320F2812为核心的控制电路和电机驱动电路,控制器主要实现控制运算、数据处理、模数转化等功能;驱动电路采用MOSFET搭建全桥逆变电路,主要实现隔离、逆变、驱动等功能,给出了主要模块的电路原理图,以及控制软件的设计过程。实验结果表明,控制电路和驱动电路能够实现无刷直流电机伺服系统控制。
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