某型机载雷达转台伺服系统的研发及辨识

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1、摘要本论文的工作是某型机载雷达转台伺服系统电气部分的研发及其关键部件的国产化。主要内容包括：1、根据转台伺服系统的原理，制定了系统的总体设计方案：2、研究并开发PWM驱动器；3、完成控制器和检测器的软硬件开发；4、搭建上位机通信模块：5、进行系统辨识，获得系统模型，为控制器的参数整定提供依据，加快整定过程。伺服系统电气部分由控制器模块，驱动器模块，检测模块和通信模块构成。控制器模块以单片机作为控制核心，基于PID控制算法与三环控制原理，主要包括位置环，速度环，以及电流环的反馈设计。驱动器模块由PWM信号发生器和H桥式芯片构成，其中PWM发生器由FPGA实现，通过H桥式电路放大来驱动直

2、流电机。检测模块由光电编码器、FPGA解码器以及电流检测模拟电路组成。其中电机位置信号来自编码器输出的两相相位编码信号和零位脉冲信号，基于状态机原理利用FPGA对编码器信号进行解码；而电流检测是通过串联采样电阻的方式，获取采样电压后经A／D转换传至控制模块。通信模块通过串口连接伺服系统与上位机，将伺服系统状态传送给上位机并接受来自上位机的控制命令。系统辨识部分的工作包括：选择合适的辨识输入信号，计算合适的采样间隔，采集被控对象的输出数据。辨识输入信号为M序列，由FPGA硬件产生；采集编码器的速度信号作为辨识的输出信号，通过通信模块传递给上位机。在上位机中，利用采集到的辨识输入输出信号

3、，使用MATLAB提供的辨识工具箱进行模型的估计与分析。辨识方法分别采用了相关法与最d'--乘法得到系统的非参数模型——脉冲响应，而后又利用相关最小二乘两步法推算出系统的参数模型——传递函数，其中结构辨识采用AIC准则推导出系统阶数。利用辨识得到的模型输出曲线与实际采集输出曲线进行比较，验证了模型的有效性。在上述的工作基础上，对系统进行了闭环联调。结果表明伺服系统各项功能正常，与上位机可以可靠地通信。关键词：转台伺服系统机载伺服系统三环路PID控制器PWM驱动器系统辨识AbstractThisthesisstudiesanddevelopstheelectronicandelectr

4、icalpartsofanairborneradarservosystemanditskeyparts’homebredchange．Themaincontentincludes：1，Thesystem’Soveralldesignbasedontheservosystemprinciple；2，ThedevelopmentofPWMdrive；3，Thesystemhardwareandsoftwaredesign；4，UpperPCcommunicationmodule；5，Identificationofsystemmodeltoprovidebasisforsettingco

5、ntrollerparameterandtoacceleratethisprocess．TheelectricalpartofServosystemconsistsofcontrollermodule，drivemodule，detectionmoduleandcommunicationmodule．Controllermodule、析thsingle-chipmicrocomputerasthecontrolcore，basedonthePIDcontrolalgorithmandthree—loopcontrolprinciple，mainlyreliesonthefeedbac

6、kdesignofpositionloop，speedloopandcurrentloop．DrivemoduleiscomposedofPWMsignalgeneratorandHbridgechip，andPWMgeneratorisrealizedbyFPGA．Detectionmoduleisformedbyphotoelectriccoder,FPGAandcurrentdetectionsimulationcircuit．Whilethecurrentisdetectedbytandemingsamplingresistor,thenthroughA／Dtransmitt

7、edtothecontrolmodule．CommunicationmoduleconnectservosystemwitllPCbytheserialport．Theworkofsystemidentificationincludes：selectionoftherightidentificationinputsignal，calculationofthepropersamplingintervalandacquisitionofobjectoutput