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摘 要:雷达伺服分系统包括天线方位伺服部分和天线俯仰伺服部分。伺服分系统的方位驱动分机和俯仰驱动分机内,都有一个结构和原理完全相同的控制器。它由可控硅触发器、输出电流、电压采样以及反馈电路电源电路等部分组成。天线方位伺服部分的作用,是手动或计算机操纵天线,将天线调定在0°～360°范围内的任意给定位置上,均能实现天线1～3r/min自动环扫(PPI状态),通过计算机可改变天线的转速。天线俯仰伺服分机的作用,是手动或计算机操纵天线,将天线调定在0°到88°范围内的任意给定的位置上,均能实现天线1°～360°范围内自动俯仰(RHI状态),通过计算机可改变自动俯仰的速度及扫描范围。
关键词:雷达 伺服 天线 方位 俯仰
中图分类号:TN954 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)08(b)-0026-02
1 雷达伺服分系统概述
雷达伺服分系统包括天线方位伺服部分和天线俯仰伺服部分。
天线方位伺服部分的作用,是手动或者计算机操纵天线,将天线调定在0°～360°范围内的任意给定位置上,均能实现天线1～3r/min自动环扫(PPI状态),通过计算机可改变天线的转速。在应急工作时,天线可实现1～1.5r/min连续自动环扫。
天线俯仰伺服分机的作用,是手动或计算机操纵天线,将天线调定在0°～88°范围内的任意给定的位置上,均能实现天线1°～360°范围内自动俯仰(RHI状态),通过计算机可改变自动俯仰的速度及扫描范围。在应急工作时,天线可向上或向下改变俯仰位置。
在伺服分系统中,除了由同步机等构成的位置环外,还有速度环、电流环以及电压环。速度环的信号由方位测速发电机的电枢绕组产生,在系统中产生阻尼信号。电流环的电流信号是由套在功率放大器输出至方位执行电机电枢导线上的电流传感器产生的。电压环的电压信号是电机电枢两端的电压,通过电压传感器所产生。在系统中称为电压反馈信号。
2 伺服系统在雷达中的设计应用
在雷达整机中,伺服驱动分系统是必不可少的。伺服系统最主要的就是伺服分机和驱动分机。
2.1 伺服分机设计应用
伺服分机主要由伺服放大器、电源变换器、稳压电源板以及控制继电器、控制开关、电压表和状态指示灯等部件组成。主要是用来完成伺服分系统的开关机、提供低压电源、选择控制方式及信号调整。
2.1.1 工作过程概述
伺服分机在数控工作状态时,是用计算机操纵天线,方位误差和俯仰电压信号由监控系统的伺服驱动单元产生,经伺服分机分别送至方位伺服放大器和俯仰伺服放大器进行电压放大;在受控工作状态时,受控信号是通过转动监控分系统监控数据采集分机面板上的手摇装置产生有正、负极性的电压。方位受控误差和俯仰受控误差信号由监控机柜送来,经伺服分机分别送至方位伺服放大器和俯仰伺服放大器进行放大。
经放大后的方位误差电压和俯仰误差电压分别送至方位驱动分机和俯仰驱动分机。伺服分机上的电压表能够接收到伺服放大器误差信号输出端,从而对方位、俯仰误差电压进行检测和监视。
伺服分系统还需有故障检测和保护的功能。一般伺服分机输出的故障检测信号有:俯仰-2°监视、俯仰+90°监视、+12V故障、+24V故障、+15V故障。可以在伺服分机面板上设计信号指示灯,这样就能直观地查看工作状态。
2.1.2 伺服放大器
伺服放大器的工作原理包括两个方面,一方面是接受各种不同状态信号,进行状态的选择转换;另外一方面是在各种状态下,把误差信号、反馈信号、阻尼信号混合后放大。两个伺服放大器完全相同,其工作原理也相同。
伺服系统的控制状态包括手控和数控状态。数控状态为计算机控制。手控/数控的转换是由分机面板上的手控/数控转换开关来完成的。当处于数控时,伺服放大器的继电器线包不得电,继电器不工作。此时,整个分系统受控于计算机。当处于手控状态时,伺服放大器的继电器工作。误差信号和阻尼信号都是来自于手动控制,这时,数控误差增益和阻尼不再起作用,计算机也不能控制伺服分系统,伺服分系统受控于手控装置。
2.2 驱动分机
驱动分机的功能是提供足够的电压电流来驱动执行电机旋转,使天线作方位、俯仰转动。
雷达有方位驱动分机和俯仰驱动分机两个独立的分机。两个分机除了输入的交流电源和输出的直流电压不同外,其余结构及电路都完全一樣。它主要由控制器、可控硅整流器、脉宽调制器、IGBT开关功率放大器等组成。方位/俯仰驱动分机的面板布局如图2所示。
方位驱动分机所需的～115V电源和俯仰驱动分机所需的～75V电源由伺服电源分机提供。可控硅整流器将交流电源进行可控整流后,作为开关功率放大器的电源;控制器的作用是为可控硅提供触发脉冲。脉宽调制器将伺服分机送来的误差信号调制成具有固定频率和幅值而脉宽随误差信号大小、极性而变的脉冲信号送至IGBT进行开关功率放大,IGBT的输出最终作用于执行电机上。
驱动分机中的控制器的功能一是作为触发器,用来驱动分机可控硅整流电路提供触发脉冲,使可控硅整流桥为IGBT开关功率放大器提供较为稳定的直流电路,进而稳定受脉宽调制的开关功率放大器的放大量,使伺服电机得到的驱动功率只随误差信号的大小变化,而不受交流供电电压波动的影响;二是对IGBT开关功率放大器的输出电流、电压进行采样,作为电流、电压的反馈信号;三是提供驱动部分的正负12V直流电源。
脉宽调制器用来把伺服放大器送出的方位/俯仰小功率误差信号调制成具有固定的脉冲频率和脉冲幅值的脉冲信号。脉冲信号的宽度随输入的误差信号的大小和极性的变化而变化,而且脉冲宽度的变化与误差信号的变化呈现线性关系。脉宽调制器共有两个,分别置于方位和俯仰驱动分机内,可以互换。
开关功率放大器的功能是以开关的形式将脉宽调制器送来的小功率驱动脉冲信号放大到足以驱动伺服电机使天线转动。
参考文献
[1] 斯科尼克(Merrill l.Skolnik).雷达系统导论[M].王德纯,方能航,左群声,译.3版.电子工业出版.
[2] 丁鹭飞,陈建春.雷达原理[M].电子工业出版社,2009.
[3] 卢志刚.数字伺服控制系统与设计[M].机械工业出版社,2007.
[4] 敖荣庆,袁坤.伺服系统[M].航空工业出版社,2006.
[5] http://baike.baidu.com/view/132346.htm.
[6] http://www.elecfans.com/soft/35/2009/2009100949540.html.
关键词:雷达 伺服 天线 方位 俯仰
中图分类号:TN954 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)08(b)-0026-02
1 雷达伺服分系统概述
雷达伺服分系统包括天线方位伺服部分和天线俯仰伺服部分。
天线方位伺服部分的作用,是手动或者计算机操纵天线,将天线调定在0°～360°范围内的任意给定位置上,均能实现天线1～3r/min自动环扫(PPI状态),通过计算机可改变天线的转速。在应急工作时,天线可实现1～1.5r/min连续自动环扫。
天线俯仰伺服分机的作用,是手动或计算机操纵天线,将天线调定在0°～88°范围内的任意给定的位置上,均能实现天线1°～360°范围内自动俯仰(RHI状态),通过计算机可改变自动俯仰的速度及扫描范围。在应急工作时,天线可向上或向下改变俯仰位置。
在伺服分系统中,除了由同步机等构成的位置环外,还有速度环、电流环以及电压环。速度环的信号由方位测速发电机的电枢绕组产生,在系统中产生阻尼信号。电流环的电流信号是由套在功率放大器输出至方位执行电机电枢导线上的电流传感器产生的。电压环的电压信号是电机电枢两端的电压,通过电压传感器所产生。在系统中称为电压反馈信号。
2 伺服系统在雷达中的设计应用
在雷达整机中,伺服驱动分系统是必不可少的。伺服系统最主要的就是伺服分机和驱动分机。
2.1 伺服分机设计应用
伺服分机主要由伺服放大器、电源变换器、稳压电源板以及控制继电器、控制开关、电压表和状态指示灯等部件组成。主要是用来完成伺服分系统的开关机、提供低压电源、选择控制方式及信号调整。
2.1.1 工作过程概述
伺服分机在数控工作状态时,是用计算机操纵天线,方位误差和俯仰电压信号由监控系统的伺服驱动单元产生,经伺服分机分别送至方位伺服放大器和俯仰伺服放大器进行电压放大;在受控工作状态时,受控信号是通过转动监控分系统监控数据采集分机面板上的手摇装置产生有正、负极性的电压。方位受控误差和俯仰受控误差信号由监控机柜送来,经伺服分机分别送至方位伺服放大器和俯仰伺服放大器进行放大。
经放大后的方位误差电压和俯仰误差电压分别送至方位驱动分机和俯仰驱动分机。伺服分机上的电压表能够接收到伺服放大器误差信号输出端,从而对方位、俯仰误差电压进行检测和监视。
伺服分系统还需有故障检测和保护的功能。一般伺服分机输出的故障检测信号有:俯仰-2°监视、俯仰+90°监视、+12V故障、+24V故障、+15V故障。可以在伺服分机面板上设计信号指示灯,这样就能直观地查看工作状态。
2.1.2 伺服放大器
伺服放大器的工作原理包括两个方面,一方面是接受各种不同状态信号,进行状态的选择转换;另外一方面是在各种状态下,把误差信号、反馈信号、阻尼信号混合后放大。两个伺服放大器完全相同,其工作原理也相同。
伺服系统的控制状态包括手控和数控状态。数控状态为计算机控制。手控/数控的转换是由分机面板上的手控/数控转换开关来完成的。当处于数控时,伺服放大器的继电器线包不得电,继电器不工作。此时,整个分系统受控于计算机。当处于手控状态时,伺服放大器的继电器工作。误差信号和阻尼信号都是来自于手动控制,这时,数控误差增益和阻尼不再起作用,计算机也不能控制伺服分系统,伺服分系统受控于手控装置。
2.2 驱动分机
驱动分机的功能是提供足够的电压电流来驱动执行电机旋转,使天线作方位、俯仰转动。
雷达有方位驱动分机和俯仰驱动分机两个独立的分机。两个分机除了输入的交流电源和输出的直流电压不同外,其余结构及电路都完全一樣。它主要由控制器、可控硅整流器、脉宽调制器、IGBT开关功率放大器等组成。方位/俯仰驱动分机的面板布局如图2所示。
方位驱动分机所需的～115V电源和俯仰驱动分机所需的～75V电源由伺服电源分机提供。可控硅整流器将交流电源进行可控整流后,作为开关功率放大器的电源;控制器的作用是为可控硅提供触发脉冲。脉宽调制器将伺服分机送来的误差信号调制成具有固定频率和幅值而脉宽随误差信号大小、极性而变的脉冲信号送至IGBT进行开关功率放大,IGBT的输出最终作用于执行电机上。
驱动分机中的控制器的功能一是作为触发器,用来驱动分机可控硅整流电路提供触发脉冲,使可控硅整流桥为IGBT开关功率放大器提供较为稳定的直流电路,进而稳定受脉宽调制的开关功率放大器的放大量,使伺服电机得到的驱动功率只随误差信号的大小变化,而不受交流供电电压波动的影响;二是对IGBT开关功率放大器的输出电流、电压进行采样,作为电流、电压的反馈信号;三是提供驱动部分的正负12V直流电源。
脉宽调制器用来把伺服放大器送出的方位/俯仰小功率误差信号调制成具有固定的脉冲频率和脉冲幅值的脉冲信号。脉冲信号的宽度随输入的误差信号的大小和极性的变化而变化,而且脉冲宽度的变化与误差信号的变化呈现线性关系。脉宽调制器共有两个,分别置于方位和俯仰驱动分机内,可以互换。
开关功率放大器的功能是以开关的形式将脉宽调制器送来的小功率驱动脉冲信号放大到足以驱动伺服电机使天线转动。
参考文献
[1] 斯科尼克(Merrill l.Skolnik).雷达系统导论[M].王德纯,方能航,左群声,译.3版.电子工业出版.
[2] 丁鹭飞,陈建春.雷达原理[M].电子工业出版社,2009.
[3] 卢志刚.数字伺服控制系统与设计[M].机械工业出版社,2007.
[4] 敖荣庆,袁坤.伺服系统[M].航空工业出版社,2006.
[5] http://baike.baidu.com/view/132346.htm.
[6] http://www.elecfans.com/soft/35/2009/2009100949540.html.