伺服环路控制技术在某雷达中设计与仿真

伺服系统是实时捕获、跟踪目标的一个重要组成部分.精密跟踪雷达伺服系统通常含有典型的三个闭环反馈控制回路,且具有高跟踪精度与高动态性能的特点.本文结合实际应用,给出了伺服系统电流环、速度环和位置环的设计过程和方法;建立了各环路的数学模型,并进行了仿真.对其它伺服系统的设计具有一定的借鉴意义.     

基于准滑动模态的雷达伺服系统控制

为了改善某跟踪雷达伺服系统的性能,以无刷直流电机(BLDCM)作为天线伺服驱动,在无刷直流电机模型的基础上,设计了雷达伺服系统的三闭环控制系统,电流环和速度环均采用PI控制,位置环采用准滑模控制.给出了电流环和速度环的开环频率特性,并绘出了伺服系统位置环的阶跃响应曲线和正弦信号跟踪曲线.结果表明,所设计的伺服系统电流回路和速度回路稳定,能够达到性能要求;位置环响应速度有所提高,对系统参数的不确定性及干扰有很强的鲁棒性,雷达伺服系统的跟踪速度、跟踪精度、稳定性都有所改善.     

直线伺服推力纹波扰动补偿及自适应振动抑制

针对高速运动的直线伺服系统同时存在的扰动与共振问题,建立两个回路分别进行扰动补偿与共振抑制。通过实验方法建立包含推力纹波扰动的直线伺服系统模型结构,采用最小二乘法进行模型参数的迭代辨识,并通过前馈进行扰动补偿;针对直线伺服系统模型结构中存在的共振现象,通过辨识主导振动频率,采用自适应FIR陷波滤波器抑制主导共振频率所带来的影响。在直线伺服运动控制平台上进行的算法验证实验表明:所建立的两个回路能有效补偿推力纹波扰动与抑制共振,提高直线伺服系统的在高速运行过程中的位置跟踪精确度的作用,满足高速、高精确度轨迹控制要求。     

扫描镜精密伺服系统的数字控制研究

针对扫描镜精密伺服系统 ,本文采用按照电流环、速度环和位置环等三个回路进行控制系统设计的开闭环复合控制方案。在位置环回路中 ,实现系统解耦控制、并以四点中心差分法和非线性积分算法改进传统的微分和积分运算 ,从而提出一种新型的数字控制器结构。实验结果表明改进的控制方案与控制算法能明显提高控制系统性能     

步进电机应用于天线伺服系统的若干问题探讨

目前应用于天线位置控制的伺服系统中,有采用伺服电机的机电伺服系统和选用液压伺服马达的电液伺服系统。本文根据步进电机及天线伺服机构的特点,就步进电机应用于天线伺服系统的若干问题进行探讨,以推动步进电机在天线驱动系统中的应用。步进电机的位移量与输入脉冲数成正比,且在     

交流伺服系统中基于模糊控制的速度控制器

针对模糊控制稳态精度较差的问题，本文提出了一种新型模糊分级控制方案，优化控制规则后对以８０９７ＢＨ为控制ＣＰＵ、ＳＰＷＭ逆变器为主回路的交流伺服系统非线性模型中的速度控制器进行了仿真，仿真结果达到了较高的精度，很好的动态品质和比较强的鲁棒性。从而证明模糊控制在小转动惯量负载及高精度交流伺服系统中比ＰＩ控制具有一定的优越性。本文还对模糊－ＰＩ复合控制进行了探讨。     

起动异步电动机用磁控式可控电抗器的建模及仿真

介绍了一种改进后的新型起动异步电动机用的磁控式可控电抗器的基本结构和工作原理。从数学分析出发得到等效电路,基于M atlab/PSB对其作了动态仿真。仿真表明将两个相同的变压器一次侧绕组串联,二次侧绕组反串联,可以准确地反映主回路的电流波形和控制回路的电压波形。     

电流互感器二次回路中性线断线的动模试验研究

为了分析电流互感器二次回路中性线断线对故障后二次电流及保护动作行为的影响,进行电流互感器二次回路中性线断线的动模试验研究。首先分析三相电流互感器二次回路中性线断线后的等效电路及电流回路,然后在MATLAB/Simulink上建立三相电流互感器模型,通过以MATLAB/Simulink作为仿真模型开发手段的新型实时数字仿真继电保护测试系统建立110 kV线路保护动模试验测试实例,进行电流互感器二次回路中性线断线后的相关动模试验。试验结果表明,电流互感器二次回路中性线断线后,差动保护在发生区外单相及两相接地短路故障时容易误动,接地距离保护在发生区内单相及两相接地短路故障时容易拒动。对电流特征和阻抗特征的分析结果印证了试验结果的正确性。最后,提出保护逻辑改进方案,并通过仿真验证了改进逻辑的可行性。     

鳍/舵减摇双重控制的H_∞设计

针对具有两个不同执行机构,而且两个控制通道的动态特性也不一样的双重控制问题,提出了这类系统的设计方法并应用于用鳍和舵来减摇的系统。对这种合成控制进行了设计。指出两个回路的Nyquist曲线应在船的自然频率上都做到零相移,这样舵和减摇鳍的响应才有可能叠加以增强减摇效果。为此提出用H∞控制来保证零相移,并采用灵敏度函数作为系统的性能指标。详细讨论了H∞设计中的权函数选择问题。给出了鳍/舵合成减摇系统的仿真结果,仿真中还考虑了舵伺服系统速率限制对减摇的影响。     

高增益改进型短背射天线的研究

为提高天线的增益和带宽,对传统的短背射天线进行了改进,采用抛物面代替主反射面底部的平面,用水滴型的宽带振子作为馈源进行馈电,通过CST微波工作室仿真软件仿真调整天线的结构参数实现较高的增益和带宽。仿真结果表明,该天线在中心频率处增益可达到18.65dB,在3.0～3.8GHz范围内VSWR小于2。天线效率可达83%,根据仿真结果制作实物的测试结果与仿真结果基本吻合。     

基于角度观测器的旋转变压器解码算法研究

根据旋转变压器的工作原理和伺服驱动系统的控制方式,研究了一种基于DSP TMS320F2812的Resolverto-digital解码算法,即角度跟踪观测器。该算法为二阶状态观测器,解码误差可渐近收敛至零。与反三角函数法、标定查表法和基于激励信号采样保持的估算法相比,该算法无需通过微分计算即可获得角度信息,具有更强的抗干扰能力,与基于锁相环的角度跟踪法相比解码精度更高,与专用的旋变解码芯片相比,简化了电路设计,降低了成本,提高了可靠性。仿真和实验结果表明了该算法的正确性。     

大惯量天线伺服跟踪复合控制技术

理论分析了速度、加速度前馈控制对位置伺服跟踪系统动态性能的影响。结合某型雷达伺服系统的设计,给出了伺服系统速度环和位置环仿真设计,并对传统控制和复合控制从仿真和工程试验进行了对比。对比结果表明复合控制可以显著提高伺服系统的动态性能和跟踪精度。     

全数字化无刷直流电机伺服控制系统设计

转矩波动是影响无刷直流电机伺服控制精度的重要因素,限制了无刷直流电机在控制性能要求较高场合的应用。针对此问题,在传统位置环和速度环的基础上,引入数字化电流环,通过电流闭环控制稳定电磁转矩,从而减小转矩脉动的干扰以提高控制精度。通过对系统模型的分析,确定控制系统参数,实现了以高性能的数字信号处理器DSP28335为核心的电机伺服控制系统软硬件设计。实验结果表明,引入数字电流环后,系统的跟踪精度得到了明显的提高（近9倍）,且系统的动态响应性能也得到了较好的改善。     

火控雷达测量误差自相关时间分析

舰炮火控雷达跟踪精度试验时需要确定跟踪数据的采样时间间隔,采样时间间隔主要取决于雷达跟踪误差特性的自相关时间。数据采样时间间隔直接影响试验航次数的确定和试验效率。从基础自相关估计理论出发,给出通过协方差函数直接计算和利用FFT变换计算雷达误差自相关时间方法,实测数据结果验证了火控雷达误差数据序列的平稳性;分析得到了火控雷达对典型目标的跟踪误差弱相关时间并给出雷达精度试验对空中目标数据采样时间间隔先按距离和方位角弱相关系数K值确定,即1～2 s,数据处理时再对高低角误差数据进行取2～3倍间隔的建议。通过自相关时间分析发现雷达伺服系统对消舰艇摇摆存在剩余的技术问题,有助于雷达技术改进和跟踪误差源分析。     

永磁同步伺服系统速度响应研究

本文从永磁同步伺服系统矢量控制的原理出发,针对实际伺服系统的具体工程对象,阐述了系统的构成与设计方法,研究了系统速度环、电流环动态性能改善的具体措施.通过加大PI调节器的比例积分系数、引入微分而构成PID调节、引入过调制技术来提高电流环动态跟踪性能,并抑制反电动势对电流环动态性能的影响.对速度环,通过分段改变调节器比例积分系数、在速度阶跃时设置最大启动制动力矩、在速度调节环中引入微分反馈等措施,来避免比例积分调节器固有的缺陷,抑制超调,充分利用电机潜力,提高系统速度响应性能.所做的设计在实际系统中得到实验验证,效果比较满意.     

一种车载卫星天线伺服驱动控制器设计

设计了一种基于单片机控制步进电动机的车载卫星天线三自由度伺服驱动控制器.针对车载卫星天线工作特点,通过旋转变压器对俯仰及方位驱动步进电动机角位移进行测量,实现两个自由度的闭环控制,提高天线的自动对星速度和精度;通过对极化的高细分驱动控制,增强天线的接收信号的灵敏度及抗于扰能力.着重阐述了基于C8051F040单片机的控制系统的模块化设计,CPLD接口逻辑及旋变接口电路设计,软件设计流程等,给出了电路原理图和程序框图,并进行了系统实验验证.实验结果表明,该方案能满足天线快速自动定位的需求,功能完善,稳定性高.     

船载测控天线伺服驱动控制设计与实现

船载大型测控天线伺服系统的最内环是伺服驱动分系统,是整个伺服系统的设计关键.从硬件设计出发,系统综合运用四象限运行的思想设计了可控硅整流系统整流放大系统,设计了三相零式反并联整流电路,实现了伺服驱动装置可逆,可调稳态变速运行.采用环流抑制技术解决了晶闸管整流带来的缺陷,实现了对环流、谐波的有效抑制.为了消除齿轮间隙,采用双传动链设计方案.多次实践检验证明了该控制策略具备优越的控制性能,雷达跟踪快速稳定.     

双三相永磁同步电机位置伺服前馈反馈复合控制

传统伺服系统的位置控制器只采用纯比例控制,不能兼顾系统的响应速度和稳定裕度,且对斜坡等输入信号不能实现无差跟踪。通过分析位置伺服系统的传递函数,设计了一种新型前馈反馈复合控制器。该复合控制器重构了系统的误差传递函数,使系统能够准确跟踪给定信号,提高了伺服系统的跟踪性能和稳定性。为了进一步提升电流环动态性能,在电流环添加反电动势前馈势补偿,用于减小反电动势对电流响应的影响。仿真和试验表明,该控制方法提高了位置伺服系统的动态性能和跟踪精度,验证了前馈反馈复合控制的有效性。     

高性能机械伺服系统运动控制技术综述

高性能机械伺服系统广泛应用于民用及军事工业领域,其性能的改善可以提高设备的生产能力和产品质量.回顾了高性能运动控制技术的发展历程,归纳出高性能运动控制器的基本设计思想;总结了近年来在前馈跟踪控制、闭环控制以及摩擦补偿技术方面的主要研究成果;最后讨论了该领域尚待解决的问题.