基于plc控制雷达天线同步驱动系统设计

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1、基于PLC控制的雷达天线同伍彬艺，王庆，张林海，(驻三十八所军事代表室。安徽合肥摘要：在机动式雷达的结构设计中，为了实现平面阵列式天线的展开收拢动作，驱动系统来实现。经实践检验，该系统具有控制精度高、动态性能优越等优点。关键词：PLC；阵列天线；可编程计算机控制器；伺服控制；同步中图分类号：TN954"．2文献标识码：A文章编号：1009-9492(201DesignofAntennaArraySynchronousDrivingSystemforRadarBasedonPLCWUBin-yi，WANGQing，ZHANG

2、Lin-hai，LIJun(MilitaryRepresentativeOficeinThirty—EightInstitute，Hefei230031，China)Abstract：Inthemechanismdesignofmobileradar,inordertoachievetheplanararrayantennaunfoldingandfoldingaction，usingadu-al—screwmechanismsynchronousdrivingsystembasedonPLCmodule．Throught

3、hetestofpractice，thesystemhasadvantagesofhighcon—trolprecisionandsuperiordynamicperformance．Keywords：PLC：antennaarray；programmablecomputercontroller；servo—control；synchronous1引言面的分力产生的阻力矩；摩擦力矩尬(摩擦在机动式雷达的结构设计中．为了实现平面力矩可忽略不计)，如图1所示。阵列式天线的展开收拢控制，常采用丝杆螺旋机M=MMMf1构来实现。在

4、工程实际设计中。采取双丝杆机构2．1阻力矩分析同步驱动形式来实现天线展开收拢控制⋯。双丝2．1．1天线自重形成的阻力矩杆驱动机构具有减小天线阵面集中受力以及方便眠=G1Z1cosO—G212cosO=(1l-Z2)Gcos0(2)结构布局的优点，这都是单丝杆驱动机构所无法其中：G为转轴以上天线部分重量；实现的。双丝杆驱动机构在设计时的主要难点是G：为转轴以双丝杆的运动同步问题．当运动不同步时．会出下天线部分重量：现天线阵面的变形或丝杆卡死现象。双丝杆运动Z为阵面宽度，不同步的原因是：丝杆的加工误差、安装误差以Z=ll+l2

5、。及双丝杆在运动过程中的速度误差等。为了实现2．1．2风载荷垂直两根丝杆运动的同步控制，通过检测两根丝杆运天线分力形成的阻行位置量的失步量来控制调节电机的转速，使丝力矩应用该雷达天图1天线阵面示意图杆在整个动作过程中保持同步运行_2]。2翻转驱动电机功率的分析与计算线的风洞系数，当阵列天线在翻转运行过程中，受到天线自重天线方位角为0o时．天线的无因次方位风力矩系G的分力形成的阻力矩眠；风载荷中垂直天线阵数为。收稿日期：2011-04—30G自动化其中：为梯形螺纹丝杆传动效率；=等亏12卵为双电机驱动效率。㈤1cA(1最后，

6、系统应根据驱动功率P来对电机进行：l一，2)sin实际选型。3系统选型其中：p为1．225kg／m；V为风速；A为天线3．1PLC控制器阵面尺寸。PLC控制器采用S7—200系列PLC。CPU模块2．2驱动功率的计算采用CPU226，CPU226具有24个输人点和l62．2．1丝杆的轴向压力F个输出点，有6个高速计数器(30kHz)，并配数，：I(Ic。s昙)字量和模拟量扩展模块进行扩展，以读取电机运行中的转矩。另外通过串行通讯口输入两个丝杆=(GcosO+1pV2CAsin0)(1I-l2)，c0s．y编码器的位置脉冲信

7、号。3．2伺服控制器及电机2．2．2丝杆的扭矩计算驱动设备采用具有总线接口的LENZE9300系丝杆传递的扭矩为．列交流伺服控制器及配套的交流伺服电机和低齿T=Fd2tan('V+O)／2隙模块化齿轮减速器。9300系列伺服控制器主要(Gcos0+1pV2C指标如下：内置CAN总线：斩波频率8k／16kHz，AsinO)tan(v+~)d2(5),y一可实现自动降噪和降耗优化：调速范围为1—2cosO-10000(带反馈)；速度动态响应时间为6—20ms／2lO00rp。与伺服控制配套的交流伺服电机减速器其中：F为丝杆轴向

8、载荷；d2为丝杆中径；为电机、减速器一体化设备。为升角；0为当量摩擦角。3．3绝对式多圈编码器则扭矩的均方根值为：由于梯形螺纹丝杆仅具有静态自锁功能，为了解决阵面双丝杆在动态过程中的“跑位”的问：(6)题。在系统中采用了具有“记忆”功能的绝对式多圈编码器。即使在系统失电的情况下也可以记其中：Ot为阵面倾