出于深空探測(cè)和射電天文觀測(cè)的需要,天線口徑不斷增大,觀測(cè)頻段越來(lái)越高,隨之而來(lái)的高精度指向的目標(biāo),也對(duì)天線伺服系統(tǒng)的低速性能提出高的要求。天線的低速性能在很大程度上受到非線性摩擦的影響,在天線低速運(yùn)行中表現(xiàn)為速度不均勻,出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。因此,從工程實(shí)際而言,減小摩擦環(huán)節(jié)帶來(lái)的負(fù)面影響,對(duì)于提高天線伺服系統(tǒng)跟蹤性能具有重要意義。目前在工程中使用最廣泛的是PID控制方法,當(dāng)天線以很小的轉(zhuǎn)動(dòng)角度跟蹤目標(biāo)時(shí),存在做位置閉環(huán)會(huì)出現(xiàn)"平頂",速度閉環(huán)出現(xiàn)"死區(qū)"的問題。針對(duì)工程實(shí)際存在的問題,設(shè)計(jì)了天線伺服前饋補(bǔ)償PID控制器,克服了摩擦的影響,實(shí)現(xiàn)了較高的跟蹤精度。 

【文章來(lái)源】：科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新. 2019,(04)

【文章頁(yè)數(shù)】：3 頁(yè)

【部分圖文】：

天線伺服控制系統(tǒng)電流環(huán)框圖

特點(diǎn)借鑒已有的摩擦力（矩）補(bǔ)償方法，合理設(shè)計(jì)控制器。多種摩擦模型和補(bǔ)償方法方面在不僅已有很多理論成果，在一些領(lǐng)域的工程中也有應(yīng)用。本文從工程實(shí)踐的易操作性方面，設(shè)計(jì)了基于前饋摩擦補(bǔ)償?shù)奶炀�伺服控制器，通過對(duì)控制器進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了其在克服摩擦影響，提高跟蹤精度的有效性。2Stribeck模型描述在伺服系統(tǒng)辨識(shí)中，選用摩擦模型是非常關(guān)鍵的工作，根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，選用Stribeck摩擦模型[1]，圖1展示的是Stribeck曲線，從該曲線中我們可以看出，在不同的摩擦階段，摩擦力矩同速度之間的存在的關(guān)聯(lián)。圖1Stribeck摩擦曲線圖Stribeck模型可表示如下。當(dāng)時(shí)，靜摩擦函數(shù)為當(dāng)時(shí)，動(dòng)摩擦函數(shù)為式中，F(xiàn)c為庫(kù)倫摩擦力；Fm為最大靜摩擦力；F(t)為驅(qū)動(dòng)力；θ(t)為天線軸角速度；kv為黏性摩擦力矩比例系數(shù)，α和α1為非常小的正常數(shù)。3天線伺服系統(tǒng)的控制原理天線伺服系統(tǒng)為典型的三環(huán)控制[2]，由外向內(nèi)分別是位置環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)，如圖2、圖3、圖4所示。天線伺服系統(tǒng)通過PWM直流電機(jī)帶動(dòng)減速箱，多級(jí)變速驅(qū)動(dòng)天線轉(zhuǎn)動(dòng)。為了更好的采集系統(tǒng)的速度信息，選用測(cè)速機(jī)實(shí)時(shí)反饋速度狀態(tài)，而位置狀態(tài)則是通過選用高精度旋轉(zhuǎn)變壓器來(lái)完成信息采集的[4]�；谇梆伳Σ裂a(bǔ)償?shù)奶炀�伺服控制器設(shè)計(jì)劉波（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第39研究所，陜西西安710065）摘要：出于深空探測(cè)和射電天文觀測(cè)的需要，天線口徑不斷增大，觀測(cè)頻段越來(lái)越高，隨之而來(lái)的高精度指向的目標(biāo)，也對(duì)天線伺服系統(tǒng)的低速性能提出高的要求。天線的低速性能在很大程度上受到非線性摩擦的影響，在天線低速運(yùn)行中表現(xiàn)為速度不均勻，出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。因此，從工程實(shí)際而言，減小摩擦環(huán)節(jié)帶來(lái)的負(fù)面影響，對(duì)于提高天線伺服系統(tǒng)跟蹤性能具有重要意義

ぷ鰨???工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，選用Stribeck摩擦模型[1]，圖1展示的是Stribeck曲線，從該曲線中我們可以看出，在不同的摩擦階段，摩擦力矩同速度之間的存在的關(guān)聯(lián)。圖1Stribeck摩擦曲線圖Stribeck模型可表示如下。當(dāng)時(shí)，靜摩擦函數(shù)為當(dāng)時(shí)，動(dòng)摩擦函數(shù)為式中，F(xiàn)c為庫(kù)倫摩擦力；Fm為最大靜摩擦力；F(t)為驅(qū)動(dòng)力；θ(t)為天線軸角速度；kv為黏性摩擦力矩比例系數(shù)，α和α1為非常小的正常數(shù)。3天線伺服系統(tǒng)的控制原理天線伺服系統(tǒng)為典型的三環(huán)控制[2]，由外向內(nèi)分別是位置環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)，如圖2、圖3、圖4所示。天線伺服系統(tǒng)通過PWM直流電機(jī)帶動(dòng)減速箱，多級(jí)變速驅(qū)動(dòng)天線轉(zhuǎn)動(dòng)。為了更好的采集系統(tǒng)的速度信息，選用測(cè)速機(jī)實(shí)時(shí)反饋速度狀態(tài)，而位置狀態(tài)則是通過選用高精度旋轉(zhuǎn)變壓器來(lái)完成信息采集的[4]。基于前饋摩擦補(bǔ)償?shù)奶炀�伺服控制器設(shè)計(jì)劉波（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第39研究所，陜西西安710065）摘要：出于深空探測(cè)和射電天文觀測(cè)的需要，天線口徑不斷增大，觀測(cè)頻段越來(lái)越高，隨之而來(lái)的高精度指向的目標(biāo)，也對(duì)天線伺服系統(tǒng)的低速性能提出高的要求。天線的低速性能在很大程度上受到非線性摩擦的影響，在天線低速運(yùn)行中表現(xiàn)為速度不均勻，出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。因此，從工程實(shí)際而言，減小摩擦環(huán)節(jié)帶來(lái)的負(fù)面影響，對(duì)于提高天線伺服系統(tǒng)跟蹤性能具有重要意義。目前在工程中使用最廣泛的是PID控制方法，當(dāng)天線以很小的轉(zhuǎn)動(dòng)角度跟蹤目標(biāo)時(shí)，存在做位置閉環(huán)會(huì)出現(xiàn)“平頂”，速度閉環(huán)出現(xiàn)“死區(qū)”的問題。針對(duì)工程實(shí)際存在的問題，設(shè)計(jì)了天線伺服前饋補(bǔ)償PID控制器，克服了摩擦的影響，實(shí)現(xiàn)了較高的跟蹤精度。關(guān)鍵詞：天線伺服控制；摩擦補(bǔ)償；前饋控制中圖分類號(hào)：TM921.54+1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-4390（2019）0


本文編號(hào)：3073088