雷达天线风载荷力矩分析与伺服系统干扰抑制研究

摘要

本文以某跟踪雷达转台伺服系统的研制为背景，分析了雷达天线所受的风载荷，建立了双电机驱动伺服系统模型，并基于模型设计了不同种类的变结构控制器，分别改善了系统的跟踪精度和干扰抑制性能。
　　 首先，论文介绍了双电机驱动伺服系统的总体设计方案。
　　 其次，论文分析了圆抛物面天线的风载荷，利用圆抛物面天线二维体轴坐标系与三维体轴坐标系的关系，并利用力系移动准则，推导出了雷达转台回转轴所受风力矩的计算公式。
　　 再次，结合双电机驱动动力学特性，建立了双电机驱动伺服系统的控制模型。
　　 最后，论文研究了变结构控制理论，针对双电机驱动伺服系统设计了基于比例切换函数的变结构控制器，改善了伺服系统的跟踪精度；并针对伺服系统中实际存在的风力矩干扰与摩擦干扰的情况，设计了具有鲁棒性的变结构控制器，改善了伺服系统的干扰抑制性能。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 研究现状

1.2.1 风载荷研究现状

1.2.2 伺服系统中变结构控制的应用研究现状

1.3 本文所做的工作

第二章 伺服系统总体介绍

2.1 系统性能指标

2.2 系统组成

2.3 具体部分选型

2.3.1 控制计算机

2.3.2 驱动部件

2.3.3 位置环路元件

2.4 小结

第三章 雷达天线的风载荷力矩分析

3.1 天线的风载荷

3.1.1 风的成分

3.1.2 圆抛物面天线体轴坐标系说明

3.1.3 天线的风载荷

3.2 圆抛物面天线转台回转轴所受静态风力矩的计算

3.2.1 圆抛物面天线二维体轴系数转化为三维体轴系数的原理

3.2.2 圆抛物面天线二维体轴坐标系与三维体轴坐标系的关系

3.2.3 三维空间力系移动

3.3 圆抛物面天线转台回转轴所受动态风力矩的估算

3.3.1 平板天线动态风载荷的估算

3.3.2 圆抛物面天线转台回转轴的动态风力矩估算

3.4 计算流程与程序设计

3.4.1 转台回转轴静态风力矩的计算流程

3.4.2 转台回转轴风力矩计算的程序设计

3.4.3 转台回转轴静态风力矩计算流程与计算程序的应用

3.5 小结

第四章 双电机驱动伺服系统建模

4.1 双电机驱动动力学建模

4.2 双电机驱动伺服系统建模

4.2.1 双电机驱动伺服系统建模

4.2.2 双电机驱动伺服系统参数调节与性能分析

4.3 小结

第五章 变结构控制在伺服系统中的应用研究

5.1 滑模变结构控制介绍

5.1.1 滑模变结构控制简介

5.1.2 滑模变结构优缺点

5.1.3 抖振产生的主要原因与削弱方法

5.2 滑模变结构控制基本理论

5.2.1 滑模变结构控制基本原理

5.2.2 滑模变结构控制匹配条件及不变性

5.2.3 滑模控制器设计基本方法

5.3 利用变结构控制优化伺服系统性能

5.3.1 基于比例切换函数的滑模控制简介

5.3.2 基于比例切换函数的滑模控制律设计

5.3.3 基于比例切换函数滑模控制器控制效果验证

5.4 连续可导的近似变结构控制

5.5 利用变结构控制提高伺服系统干扰抑制性能

5.5.1 双电机驱动伺服系统的模型简化与性能分析

5.5.2 伺服系统的风干扰描述

5.5.3 伺服系统的摩擦干扰描述

5.5.4 干扰的量化实现

5.5.5 鲁棒控制器的设计与抗干扰效果验证

5.6 小结

第六章 结束语

致谢

参考文献