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随着科学技术的发展,特别是军事上雷达技术水平的不断提高,对机载雷达伺服控制系统的控制性能和控制精度的要求也越来越高。为了适应现代空战中“先敌发现,先敌发射”的要求,在不断提高雷达高频微波部件性能的同时,也需要雷达伺服控制系统的控制更快速、更稳定,控制更精确。
雷达伺服控制系统中若干问题的研究主要是在实验室项目“某型吊舱综合控制台的设计”和“某型机载火控雷达伺服系统地面测试设备的设计”的支持下进行的。在项目设计过程中,遇到了许多实际的问题,在对这些问题逐一解决的过程中,一方面吸取了前人研究与设计的宝贵经验,另一方面也在前人成果的基础上,根据项目的实际情况,对这些成果进行了大胆的改进与创新。从项目产品的运行情况来看,这些改进是有效的,对雷达伺服控制性能的提高起到一定积极的作用。从这一点上看,雷达伺服控制系统的研究,具有很重要的实际意义。
本文作者和项目组人员对机载雷达伺服控制系统熟悉的基础上,主要对雷达伺服控制系统设计的几个问题进行了研究和探讨,并针对一些关键技术问题提出了相应解决的方法。所研究的问题包括:雷达伺服系统的基本结构及数学仿真模型;雷达伺服控制器的设计方法;非线性因素对雷达伺服系统的影响分析及解决方法;雷达伺服系统的抗干扰分析与设计。主要工作和贡献如下:
1.在分析了雷达伺服系统的功放模块的基本结构的基础上,用模拟电路搭建了功率放大电路,利用单极性的调制方式,实现对输入控制信号的PWM的调制,并采用H桥的控制电路实现对控制信号的放大输出。
2.结合雷达伺服系统通常采用的电流环、速度环、位置环三闭环设计的结构和思想,建立了雷达伺服系统的数学仿真模型。通过这个模型,可以对雷达伺服系统的三闭环结构进行分析和仿真,并为雷达伺服系统的整体设计提供了理论依据,是对模型建立的一种创新。
3.针对传统PID控制算法存在的局限性,提出了一种模糊自调整PID算法,利用模糊控制规则在线对PID参数进行修改,使控制系统能够在被控对象特性或参数发生变化的情况下仍能保持良好的控制性能。建立了雷达伺服系统模糊控制仿真模型,并对仿真结果进行了分析。
4.针对伺服系统中常见的爬行问题,提出了一种变结构的控制方法。伺服系统在大信号作用时,仍采用传统的PID控制算法,当系统在小信号作用时,改用变结构的控制方法。将这种方法与单纯使用PID控制算法进行了仿真对比,结果表明该方法不仅使系统具有很好的抗干扰能力,同时也提高了系统的鲁棒性。