大口径抛物面天线自动折叠技术研究

为了实现口径7 m抛物面天线雷达的公路运输不超限,把天线分割成9块。系统采用机电液伺服控制技术,以机电伺服缸作为天线折叠的驱动执行机构,以液压缸作为天线俯仰和旋转的驱动机构,以可编程控制器PLC的为伺服控制器,实现天线自动俯仰、展开折叠与锁固。试验及使用表明,该系统性能稳定、操作简单、阵面重复面精度高、锁定简单可靠,具有广阔的应用前景。     

某大型雷达天线俯仰机构的设计

为了解决大型制导雷达机动性和提高作战能力的需求,使雷达主机和天线同为一车.在工作状态时使车顶平置天线仰起61°,因此提出了对天线俯仰机构的设计.该雷达天线俯仰机构具有受环境条件限制很小,运动状态平稳,精度高,运转过程中能够实现可靠自锁,安全性高,可靠性高等特点.该雷达天线俯仰机构已在产品应用中获得验证,可以满足大型制导雷达的的机动性等作战能力要求.     

小型漂浮式天线姿态的自抗扰解耦控制

研究了小型漂浮式天线姿态跟踪的自抗扰解耦控制。分析了4级风以下的海洋环境对天线姿态的影响,设计了三轴伺服执行机构校正天线指向目标卫星的姿态偏差,研究证实三轴伺服系统是一种复杂的耦合性较强的非线性系统;设计了由横滚伺服自抗扰控制器、俯仰伺服自抗扰控制器和方位自抗扰控制器组成的天线姿态自抗扰解耦控制器用于天线姿态控制;通过MATLAB仿真研究验证了自抗扰解耦控制器的性能优于PID控制器,可以较好地估计和补偿天线的内部和外部扰动,实现天线姿态的解耦控制;通过半实物仿真研究证实了自抗扰解耦控制器可以实现天线与卫星间的高质量通信。     

一种分体式天线座结构设计分析

介绍一种分体式天线座。该天线座的驱动负载为一个长方柱型的天线。该分体式天线座通过伺服控制来实现天线的俯仰和横滚运动,从而准确地指向目标。安装到飞机上时,要求天线的长度方向为顺航向,这样,在空间和重量受限的情况下,天线座要实现天线的俯仰和横滚就较为困难。文中将针对该天线转动的特点,介绍一种实现天线俯仰和横滚功能的新颖的天线座结构形式。     

2 m级望远镜跟踪架控制系统动态性能分析

为了增强望远镜的抗风载扰动能力,提高望远镜跟踪架的跟踪精度,本文对2m望远镜跟踪架伺服控制系统的动态性能进行了测试和分析。首先,采用正弦扫描信号对望远镜跟踪架的结构和伺服系统进行了频率特性测试;其次,采用基于观测器/卡尔曼滤波器的辨识算法,对跟踪架控制系统的频率特性进行了模型辨识;最后,依据辨识获得的控制模型设计了位置和速度控制器,然后对2m望远镜跟踪架伺服控制系统进行了目标观测实验,实验结果表明:当跟踪最大速度为3.5(°)/s,最大加速度为1(°)/s~2的目标时,方位轴和俯仰轴的最大跟踪误差均小于4.5",跟踪误差的RMS值分别为0.378 6"和0.151 6",实验验证了跟踪架控制系统的良好性能。     

新型高机动雷达天线架撤机构的研制

针对传统的架撤机构存在架设高度、重量及机动性的互相制约问题,设计了一种新型高机动雷达天线架撤机构,采用空间连杆多油缸协调驱动技术,实现了新体制雷达天线的快速架设/撤收及高机动性设计。试验及使用表明,该机构性能稳定、安全性高、易于操作,具有广阔的应用前景。     

倒置大偏载多级举升装置的研究

为了满足大型天线雷达越来越高的机动性要求,提出采用一种倒置大偏载多级举升装置。文中对该装置分别从工作原理、结构特点、受载情况等进行了分析论述,并用有限元对主要受力件举升框架进行了分析计算。该装置具有承偏载能力大、刚度好,结构倒置、天线背架与升降装置外框架一体化,方位精度高和可靠性高的特点。该装置已在产品应用中获得验证,可以满足雷达的工作需求。     

基于三维天牛须搜索法PID的电液伺服控制系统

为了让舰船载稳定平台能够平稳运行,设计并实现了一种高效的专用智能电液伺服控制系统。该系统采用STM32作为控制器核心,以磁致伸缩位移传感器的位置信号作为反馈信号,阀控伺服油缸作为致动器形成闭环反馈的控制结构。系统通过三维天牛须搜索法优化PID控制参数,实现电液位置伺服控制,改进了Z-N法参数整定不准确的缺点。实验结果表明:该系统具备良好的瞬态响应性能与控制品质。     

70 m天线俯仰扇齿组合的加工与安装

俯仰扇齿组合是70 m天线结构系统的关键部件,其加工与安装的精度直接决定天线俯仰运动的精度,最终影响天线的指向精度。文中从俯仰扇齿组合施工现场保精度安装需求出发,介绍了俯仰扇齿组合前期生产加工、检测及预组装的详细工艺策划方案。通过设计合理的工艺检测基准、安装基准、工艺模板及工艺复位工装,解决了俯仰扇齿组合安装、检测及定位问题,最终安装精度达到了70 m天线俯仰扇齿组合的设计精度要求,为70 m天线结构系统现场顺利安装奠定了坚实的基础。     

可展开固体反射面天线折展机构设计及分析

针对传统固面可展开天线中旁瓣绕双转轴独立折展造成的系统同步性差及可靠性低的问题，设计并分析了一种单自由度折展方案。首先提出了基于粒子群算法的收拢态位姿确定算法，结合等效轴角定理给出了单自由度旋转展开的参数确定方案；以相邻旁瓣运动轨迹为基础，结合变密度拓扑优化方法给出了反射器背架设计方案，分析结果表明本文所设计背架可使反射器热变形降低62.5%，基频提高了4倍，充分证明了背架设计的有效性。以一款10 m口径固面可展开天线为对象进行了折展机构设计，并分析了折展过程中运动学、动力学参数变化规律。基于螺旋理论对折展机构进行分析，得出了多种消极运动副引入方案，并最终选取RSPRR进行机构非过约束设计。分析结果表明，本文所述的固面可展开天线可以完成收拢态与展开态之间的切换，收纳率达到了0.384，折展过程平稳可靠，验证了该设计方案的可行性。同时，相关研究方法及结论可以为固面可展开天线的设计提供技术参考。     

快速锁紧机构在地面雷达上的典型应用

随着阵面结构技术的快速发展,天线阵面逐渐向大口径、轻薄化和高精度方向发展。这类天线阵面为满足高机动运输需求,设计中多通过分块设计和现场拼装的方式实现阵面快速重构。为保证阵面拼装后相互间具有良好的电连续及单元位置精度,设计中多通过在分块阵面间布置快速锁紧机构实现阵面的快速精确锁紧。文中从锁紧机构的结构形式、工作方式、适用阵面等多个方面详细介绍了地面雷达中常见的几种快速锁紧机构及其改进形式。对这些锁紧机构进行深入研究可为快速锁紧机构的优化设计及其在其他领域的推广应用提供基础。     

Application of simple adaptive control to water hydraulic servo cylinder system

Although conventional model reference adaptive control (MRAC) achieves good tracking performance for cylinder control, the controller structure is much more complicated and has less robustness to disturbance in real applications. This paper discusses the use of simple adaptive control (SAC) for positioning a water hydraulic servo cylinder system. Compared with MRAC, SAC has a simpler and lower order structure, i.e., higher feasibility. The control performance of SAC is examined and evaluated on a water hydraulic servo cylinder system. With the recent increased concerns over global environmental problems, the water hydraulic technique using pure tap water as a pressure medium has become a new drive source comparable to electric, oil hydraulic, and pneumatic drive systems. This technique is also preferred because of its high power density, high safety against fire hazards in production plants, and easy availability. However, the main problems for precise control in a water hydraulic system are steady state errors and overshoot due to its large friction torque and considerable leakage flow. MRAC has been already applied to compensate for these effects, and better control performances have been obtained. However, there have been no reports on the application of SAC for water hydraulics. To make clear the merits of SAC, the tracking control performance and robustness are discussed based on experimental results. SAC is confirmed to give better tracking performance compared with PI control, and a control precision comparable to MRAC (within 10 μm of the reference position) and higher robustness to parameter change, despite the simple controller. The research results ensure a wider application of simple adaptive control in real mechanical systems.     

分散控制在AVR开发机器人中的应用

基于AVR系列的8位单片机,采用分散式并行控制方法,完成智能机器人的开发.在该系统中,行走控制器负责传感器等信息的采集、行走方面控制指令的处理以及行走伺服电机的控制;手臂控制器负责手臂伸缩和摆转方面伺服电机的控制.经大赛验证,机器人系统运行稳定,能很好的完成比赛任务.     

交流伺服系统分数阶PID改进型自抗扰控制

针对采用永磁同步电机驱动的火箭炮交流伺服系统存在摩擦、惯性力矩、变负载及不同工况下内外扰动等复杂非线性问题,考虑到自抗扰控制(ADRC)抗内外干扰能力强和分数阶PID控制动态性能好,设计了一种分数阶PID改进型自抗扰控制器(FOPID-IADRC)。为了取得良好的动态性能和减少参数计算量,采用分数阶PID控制器取代非线性状态误差反馈器;引入粒子群优化算法,对FOPID控制器的5个控制参数进行实时在线自整定。仿真和半实物台架实验结果表明：该控制策略能够有效抑制位置扰动,具有良好的动态性能和较强的抗干扰能力。     

准双机冗余的机场天气雷达伺服系统

针对机场天气雷达连续探测工况下的高可靠性和低成本要求,提出了一种基于协同工作机制的准双机冗余雷达伺服系统。该系统由2套以ARM控制器和伺服驱动器为核心的伺服分机、1套以现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)和继电器开关为核心的冗余切换控制系统以及1套对应天线座运动的双轴执行机构组成。伺服分机之间通以实时通信方式进行数据传递,并由切换分机根据设定的切换流程使相应的伺服分机投入工作。文中分析研究了其系统组成、硬件架构和软件切换流程,并进一步对系统的可靠性指标进行了计算和论证,最终通过实际机场天气雷达系统的测试验证了所述准双机冗余系统的有效性。     

图像拼接技术在爬壁机器人位置伺服控制系统中的应用

针对传统爬壁机器人对裂缝图像拼接效果差而导致位置控制结果不精准、工作效率较差的问题,提出基于图像拼接的爬壁机器人位置伺服控制系统.选取 STM３２F１０３RCT６ 为主控芯片,采用气动方式设计机械气动结构,利用 PLC 位置伺服控制器实现故障电路检测.设计视觉控制平台,避免强电磁场影响.软件部分依据 CCD 相机实现机器人视觉监测,采用图像拼接技术删除相邻图像的边缘处重叠部分,实现对墙壁裂缝的准确监测,利用机器人运动速度及机器人预设位置轨迹计算爬壁机器人的位置伺服控制值,将该值传输至系统硬件,实现位置伺服控制.由实验结果可知,所设计系统对裂缝全景图像拼接的精准度较高,机器人的位置伺服控制准确率为 ９７．５％ .     

Adaptive backstepping slide mode control of pneumatic position servo system

With the price decreasing of the pneumatic proportional valve and the high performance micro controller, the simple structure and high tracking performance pneumatic servo system demonstrates more application potential in many fields. However, most existing control methods with high tracking performance need to know the model information and to use pressure sensor. This limits the application of the pneumatic servo system. An adaptive backstepping slide mode control method is proposed for pneumatic position servo system. The proposed method designs adaptive slide mode controller using backstepping design technique. The controller parameter adaptive law is derived from Lyapunov analysis to guarantee the stability of the system. A theorem is testified to show that the state of closed-loop system is uniformly bounded, and the closed-loop system is stable. The advantages of the proposed method include that system dynamic model parameters are not required for the controller design, uncertain parameters bounds are not need, and the bulk and expensive pressure sensor is not needed as well. Experimental results show that the designed controller can achieve better tracking performance, as compared with some existing methods.     

气动位置控制系统分数阶控制器的设计与仿真

为了实现对气动伺服控制系统的准确位置控制，设计了气动伺服系统，根据系统的组成推导了其数学模型，并在此基础上进行线性化处理，计算出传递函数。继而设计了一种基于稳定裕度法整定参数的分数阶控制器，使用MATLAB的优化工具箱求解控制器参数并在Simulink中搭建分数阶控制器模型进行仿真分析。结果表明，使用稳定裕度法整定参数的分数阶控制器对气动伺服系统具有良好的控制效果，在系统参数发生较大变化时仍能达到理想的控制性能指标，系统仍具有良好的信号跟踪特性、强抗干扰能力和鲁棒性。实验测得采用分数阶控制器的气动伺服系统定位精度达到0.5 mm，系统具有较高的稳态精度。     

一种偏心拨杆数字阀用位置伺服控制驱动器的设计

为解决传统数字阀驱动复杂、可靠性低、控制驱动器体积大等问题,设计了一种偏心拨杆数字阀用位置控制驱动器。该控制驱动器以STM32F103RET6作为控制核心,以LMD18200智能模块作为驱动单元,采用模拟霍尔位置传感器检测电机转角位置,通过控制有限转角电机,进而实现对偏心拨杆数字伺服阀的驱动。介绍了伺服系统的总体方案、系统硬件、软件设计及控制算法,并对系统样机进行了试验。试验证明,该伺服控制驱动器集成度高,体积小,能够实现高精度、高动态的位置伺服控制。