arm嵌入式系统在天线姿态伺服系统中的应用

《arm嵌入式系统在天线姿态伺服系统中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文信息，比如故障信息，电源消耗信息，当前天线发射功率信息等。1.2天线伺服系统的发展及现状一般的伺服系统大多是位置伺服系统，也就是说系统的输入量大多是位置信号并带有随机性。系统的主要特点是不仅要求输出量以一定的精度跟踪输入信号，而且要求跟踪的快速性。这就要求在伺服系统的设计阶段，就要考虑伺服系统的带宽。从这一点来看伺服系统的执行元件的输出功率比其他反馈控制系统执行元件的输出功率选的要大[2]。伺服系统的测量传感器的精度和其他系统并没有多大区别，只要满足伺服精度测量需要就可以了。天线姿态伺服系统和一般伺服系统相比又有它本身的特

2、点。有些天线的工作环境条件比较恶劣。反映在环境温度上，温度变化范围大，有时可达近百度的变化范围；反映在干扰力矩上，由于很多天线要安装在突出的地理位置，以免被其他物体遮挡，这就暴露在风口上。有些天线被装在高速飞行器上，承受的风力干扰是不言而喻的，如此等等。所有这些决定了天线伺服系统的结构一定要有它本身应有的特点。天线伺服系统的发展是伴随着雷达系统的发展而发展的。第二次世界大战后期，指挥火炮进行自动瞄准的第一部炮瞄雷达SCR-584由美国麻省理工学院辐射实验室于1944年研制成功。在这种雷达里，有一套完整的天线伺服系统，能够自动跟踪目标，连续不断地测量目标

3、的参数，如目标的方位角、俯仰角和斜距等，并通过数据传递装置传送到指挥仪，计算出目标的前置点位置，换算出火炮的瞄准单元，而后通过火炮的伺服系统进行自动瞄准，从而大大提高了火炮的命中率[3]。作为伺服系统负载的天线，随着其作用距离的增加，其直径在不断增大，有时竟达四、五十米之巨。早期的跟踪雷达都是采用电机放大器-直流 电动机式的机电伺服系统。这种系统由于电动机转动部分的转动惯量以及电 气时间常数都比较大，因此响应速度比较慢。第二次世界大战期间，由于军事上的需求，先进的武器和飞机的控制系 统提出了诸如大功率、高精度、快速响应等一系列高性能要求。当时若单纯 地

4、用电磁元件已很难甚至不可能满足这些要求。而液压系统具有的一些特点 正好适合于这种场合，从而促使人们更深入地研究液压技术，在这个背景 下，液压伺服技术迅速发展起来。到五十年代末期和六十年代初，有关电液-2-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文伺服技术的基本理论日趋完善，从而使电液伺服系统的应用达到了前所未有的高潮，并被广泛应用于武器、舰船、航空、航天等军事工业部门。同时，液压伺服技术也被广泛地应用于雷达中，并且表现出无与伦比的快速性、低速平稳性行等一系列优点。尤其对于大型精密跟踪雷达中，液压伺服系统有优于机电伺服系统的趋向。有一些电机拖动的雷达，也相继改成了电

5、液伺服系统[4]。但是，液压系统存在漏油、维护修理不方便、对油液中的污染物比较敏 感而经常发生故障等缺点。另一方面，机电伺服系统在一些引起重要元件的性能上有新的突破，尤其是1964年可控硅元件问世，六十年代末到七十年 代初相继研制出了力矩电机、无刷电机、无槽电机等性能优良的执行元件， 大大改善了伺服系统的性能。力矩电机是一种低速电机，调速范围宽，低速 平稳性很了，最低平稳转速很低。这样，可以用电机直接拖动负载而省掉中 间的减速器，从而就从根本上避免了齿隙、空回所带来的一系列问题。例如美国的AN/FPQ-10雷达采用了力矩电机，不仅比用普通直流电动机的

6、AN/FPS-16雷达提高了伺服带宽，而且使系统的速度误差常数和加速度误差 常数都提高了一个数量级。无槽电机是一种高速电机，其力矩转动惯量比甚 至比同样功率的液压马达还高，其调整范围比同样功率容量的液压马达还 宽，加上机电系统维修简便，成本低廉，液伺服系统的有力挑战。目前，这 类伺服系统出现了相互竞争、相互促进的形势。从当前情况来看，雷达伺服系统中的电液伺服系统、机电伺服系统各具 特色，都被广泛应用于精密跟踪雷达中。但是一般来说，天线直径较大的雷达多用液压驱动系统，AN/FPS-92雷 达，TRADEX雷达等。天线直径较小的雷达则多采用力矩电机和无槽电

7、机 驱动系统，如美国的AN/FPQ-10，NA/MPS-36等雷达。由于天线的姿态角和它所要执行的任务密切相关，选用测角元件不仅要 考虑测量精度，而且要考虑测角元件对环境条件的适应能力，比如温度变化 范围，抗冲击能力等。天线伺服系统中常见的测角元件有电位器，自整角 机，感应同步器，单极和多极旋转变压器，光电轴角编码器等。感应同步器是一种高精度转角和线位移测量元件，它是利用两个平面形 印制绕组的互感随位置不同而变化的原理工作。在类型上感应同步器分为直 线式和旋转式两种，分别用来检测直线位移和转角；在结构上感应同步器分 为固定部件和运行部件两部分，其上各有

8、绕组。工作时，在其中一个部件的 绕组上通过以交流激磁电压，由于电磁耦合，在另一个部件的绕组上就