天线重量变化对伺服性能影响及解决方案

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1、第31卷第3期2012年6月飞行器测控学报JournalofSpacecraftTT&CTechnologyV01．31No．3Jun．2012天线重量变化对伺服性能影响及解决方案。朱浩，刘辉峰，陈铠(中国卫星海上测控部·江苏江阴·214431)摘要：针对某型测控雷达改造后天线重量增加引起的伺服性能降低问题，详细分析天线重量增加对伺服系统环路带宽和负栽转矩的影响，提出调整伺服系统内部各环路参数的解决方案，使得系统与负栽之间在转速、转矩和惯量上能够相匹配，并对系统进行了阶跃响应测试，得到了较好的效

2、果。关毽词：伺服系统；雷达天线；负载转矩；阶跃响应；电机转矩中图分类号：V556．6；TN95；TP273文献标志码：A文章编号：1674—5620(2012)03—0035—03ImpactofVariationofAntennaWeightonServoPerfOrmanceandSolutionsZHUHao，LIUHuifeng，CHENKai(ChinaSatelliteMaritimeTrackingandControlDepartment，Jiangyin，JiangsuProvi

3、nce214431)Abstract：Th￡impactofweightvariationontheperformanceoftheservosystemofaradar．especiallyloopband—widthandloadtorque，isanalyzedfollowingupgradeOftheradarantennasystem．Adjustments0fthecircuitparam—etersoftheservosystemaredefinedtOreachbalancebe

4、tweenrotationvelocity。motortorqueandinertiaSOastoa—voidpertoFiTlancedegradationwiththeincreaseofload．Stepresponseoftheservosystemistestedandtheresultsverifytheproposedsolution．Keywords：servosystem；radarantenna；loadtorque；stepresponse；motortorque0引言伺服

5、系统是船载测控雷达系统的重要组成部分，其主要功能是接收来自跟踪接收机的角度误差信号，经数字处理、放大，最后馈给执行元件(即伺服电机)，驱动雷达天线向减少误差方向转动，从而完成对目标航天器的跟踪。天线即是雷达伺服系统的负载，其特性变化会对伺服系统动态性能产生直接影响。某型号船载测控雷达改造后保持原先工程结构形式，材料改为钢结构材料，这使天线重量增加了十几吨，导致天线转动惯量增大；而伺服系统在此次改造中只是对位置跟踪环进行数字化改造，速度环和电流环设备并未改变，伺服电机到天线结构的传动链结构也未变化

6、：天线重量的变化必然会对伺服系统性能产生影响。在系统实际测试过程中发现，伺服系统的动、静态性能无法满足设计指标要求，必须对系统性能重新分析估算，确定新的环路参数。1伺服系统性能影响分析1．1负载特性的数学模型该雷达伺服系统采用位置跟踪环、速度环、电流环3环控制方案，实现了天线位置和转速的闭环控制；为了改善天线结构特性、减少死区、提高系统刚度、提高系统谐振频率(提高系统的等效噪声带宽)，采用双链双电机驱动，实现了电消隙。伺服驱动的执行元件为永磁直流伺服电机[1]。为了简化模型推导，把天线的惯量看作

7、集中惯量．，。，天线结构刚度假定完全集中在2个齿轮箱上，每个齿轮箱输出轴刚度为K。，不考虑齿轮箱齿隙以及马达和齿轮箱的摩擦等非线性因素，则双电机驱动天线的模型如图1所示D]。图1可以简化成单电机驱动，如图2所示。根据该模型和电机运动特性方程，可以得出简化后的双电机驱动控制对象方框图，如图3所示。*收稿日期：2012—03—07；修四日期：2012一03—29第一作者简介：朱浩(1983一)，男，学士。工程师。主要研究方向为测楦雷达自动化测试、故障诊断等；E-mail：andychuxjtu@16

8、3．corn36飞行器测控学报第31卷注：以一电机电枢端电压[3]；i-电机电枢电流；R。一电机电枢回路总电阻；l一电机电枢回路总电感；p电机反电势；o电机转动惯量；M．-电机电磁力矩；％、吒、吒一电机轴角位置、角速度和角加速度；N-齿轮箱变比；砭为单链齿轮箱输出轴端等效刚度；J天线转动惯量；一齿轮箱输出轴端．-ML加速天线的力矩；见、见、乳天线轴角位置、角速度和角加速度图1双电机驱动模型Fig．1Dual-motordrivemodelt工^昏机电力矩系数图2简化双电机驱动模型Fig．2Sim