伺服系统技术说明书

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1、CINRADWSR-98D技术手册之天伺分册第一章伺服系统技术说明书1．概述CINRAD气象雷达是我国一种新型的气象雷达,它能准确预报台风、冰雹和暴雨,使有关部门及早准备,避免损失。雷达中的伺服系统是用来控制天线转动的，它能够按照RDASC信息处理机发布的位置命令使天线准确、快速地转动到指定的位置，亦能够按照RDASC信息处理机发布的速度命令精确地使天线匀速转动。2．主要性能和指标：2.1方位运动范围：0°—360°连续转动最大速度：34.5°/s速度误差精度：5%加速度和减速度范围：15°/s²~19°/s²位置误差：±0.2°轴角编码的精度优于±0.05°。2.2俯仰运动范围：-

2、1°—+90°最大速度：34.5°/s速度误差精度：5%加速度和减速度范围：15°/s²~19°/s²位置误差：±0.2°轴角编码的精度优于±0.05°。2.3伺服系统满足下列环境条件：2.3.1温度和湿度条件室外环境温度湿度最低最高工作-20°C+49°C15%至100%非工作-62°C+49°C15%至100%室内环境温度湿度最低最高工作+10°C+35°C20%至80%非工作-35°C+60°15%至100%7CINRADWSR-98D技术手册之天伺分册2.3.2供电条件需要三相四线制,220/380VAC±10%,55AMP。3．伺服系统工作原理根据技术要求，伺服系统在电路上

3、采用了三个环路的结构形式：位置环、速度环和加速度环。系统的结构框图如下：Ap1+++++Ga11qÄÄÄK1D/AÄGrľ¾¾++-___--SJS²nTKHaSRaHS图1加速度环由前向通道Ga/S、1/JS和负反馈通道HS、HaS构成。通过与电机同轴的测速机，将系统输出速度转换成电压信号，再进行一次微分，然后送到加速度环的输入端，用加速度环的输入信号与之相减的差来控制此环路。速度环由前向通道Gr、加速度环和负反馈通道HS构成。通过与电机同轴的测速机，将系统输出速度转换成电压信号,然后送到速度环的输入端，用速度环的输入信号与之相减的差值来控制速度环路,使天线按给定的速度匀速转动。

4、位置环由计算机、数模转换器D/A、K1、速度环和轴角编码器构成。通过轴角编码器将系统输出转角转换成数字电压信号，送到计算机，由计算机按相应控制算法计算后，将数据送至D/A，控制电机转动，直到输出角等于输入角即误差等于零时电机才停止转动。4．结构特征及功能伺服系统按物理位置划分可分成以下几部分：·数字控制单元（UD5A6）·功率放大单元（UD5A7）·轴角编码器单元·变压器单元4.1数字控制单元（UD5A6）数字控制单元布局见装配图US2.425.002。7CINRADWSR-98D技术手册之天伺分册4.1.1模拟板模拟板上放置的是方位和俯仰两个支路的模拟环路元件，电路图见US2.89

5、1.022DL。4.1.1.1方位U2、U3为方位支路的NOTCH电路，它们是用来消除抑制数字采样频率对环路的影响，其中心频率为22HZ。N6、N7、N8、N11～N15构成方位支路另一个NOTCH电路，是为了抑制天线座谐振频率对方位伺服环路的影响，其中心频率为12．5HZ和15HZ。方位测速机信号经N9平波衰减，形成速度环反馈信号送至速度环。速度环反馈信号经微分电路N10形成加速度环反馈信号送至加速度环。R106～R109、V7～V10构成限幅电路，它把输出限制在±10V的范围内，印制板上其它的此类电路，都具有相同的限幅作用。4.1.1.2俯仰U24、U25为俯仰支路的NOTCH电

6、路，它们是用来消除抑制数字采样频率对环路的影响，其中心频率为22HZ。N27～N30、N33～N37构成俯仰支路另一个NOTCH电路，是为了抑制天线座谐振频率对俯仰伺服环路的影响，其中心频率为12．5HZ和15HZ。俯仰测速机信号经N31波衰减，形成速度环反馈信号。速度环反馈信号经微分电路N32形成加速度环反馈信号。4.1.2数字板数字板有微处理器及外围控制电路，电路图见US2.315.041DL。4.1.2.1微处理器伺服监控的微处理器选用8031单片机。8031内部包含一个8位的微处理器、128个字节的RAM、21个特殊功能寄存器、4个8位并行口、一个全双工串行口和两个16位定时

7、器，是一个完整的计算机。4.1.2.2程序存贮器（EPROM）的扩展8031的片内没有程序存贮器，必须外接EPROM电路作为程序存贮器。单片机的EA脚接地，CPU就执行外部EPROM中的固化程序。由于单片机的PO口是分时复用的地址/数据总线，因此在进行程序存贮器扩展时，必须利用地址锁存器将地址信号从地址/数据总线中分离出来。通常地址锁存器使用带三态缓冲输出的八位三态锁存器74LS573，地址锁存信号为ALE。4.1.2.3外部数据存贮器的扩展8031单片机