本文選題：跟蹤雷達天線伺服系統(tǒng)　切入點：FPGA　出處：《天津大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：跟蹤雷達天線伺服系統(tǒng)被廣泛地應(yīng)用于目標搜索、空中防御、通信、定位等領(lǐng)域。其中控制電路是決定系統(tǒng)性能的重要部分,而控制器作為系統(tǒng)的核心元件決定了控制算法的執(zhí)行精度與效率,并且還直接影響系統(tǒng)的整體性能。本文在設(shè)計控制電路時充分考慮了系統(tǒng)中方位環(huán)路和俯仰環(huán)路的同步性以及系統(tǒng)的精確性和快速性,同時還兼顧了控制電路的功耗、體積、便于實施等因素。最終實現(xiàn)了以FPGA為核心控制器、以LMD18200為伺服電機驅(qū)動器的全數(shù)字控制電路設(shè)計。本文所研究的跟蹤雷達天線伺服系統(tǒng)選用了成本低、抗干擾能力強的旋轉(zhuǎn)變壓器來進行絕對位置檢測。實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)變壓器非線性輸出信號到絕對線性位置信號的變換,是設(shè)計高性能跟蹤雷達天線伺服系統(tǒng)的前提。本文首先介紹了旋轉(zhuǎn)變壓器輸出信號線性變換器的已有設(shè)計方法,進而提出了一種新穎的旋轉(zhuǎn)變壓器的實現(xiàn)和設(shè)計方法。該方法充分利用了正余弦信號的性質(zhì),通過加減操作實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)變壓器位置信息的高精度變換,并且通過一系列實驗結(jié)果的對比進一步說明了該方法的優(yōu)越性。對于跟蹤雷達天線伺服系統(tǒng)而言它是一種復(fù)雜的非線性、強耦合控制系統(tǒng)。本文提出了一種改進的自抗擾控制器設(shè)計方法,該控制器通過ADRC控制算法動態(tài)地解除了兩個環(huán)路的耦合,此外對于從伺服系統(tǒng)惡劣工作環(huán)境中引入的強烈干擾以及系統(tǒng)的未建模擾動也進行了抑制。文章對跟蹤雷達天線伺服系統(tǒng)的運行機理進行了數(shù)學(xué)建模,最后給出了系統(tǒng)的非線性數(shù)學(xué)模型。然后重點分析了如何通過ADRC實現(xiàn)兩個回路的解耦、動態(tài)地抑制系統(tǒng)的擾動、解決系統(tǒng)的飽和等問題。論文中所提出的新穎算法以及設(shè)計方法均在跟蹤雷達天線伺服系統(tǒng)上進行了實際驗證,不同條件下的實驗結(jié)果以及不同方法所得結(jié)果的對比充分說明了本文所提出的各種算法的有效性與可實施性,而且也進一步說明FPGA在并行處理方面的優(yōu)越性,ADRC在處理不確定擾動方面的有效性。
[Abstract]:Tracking radar antenna servo system is widely used in target search, air defense, communication, positioning and other fields. The control circuit is an important part of the performance of the systems, and the controller as the core component of the system determines the execution efficiency and the accuracy of control algorithm, and also directly affect the overall performance of the system. Based on the design of control the circuit to take full account of the accuracy and speed of system in azimuth and pitching loop loop synchronization and system volume, while also taking into account the power control circuit, easy implementation and other factors. Finally realized with FPGA as the core controller, digital control circuit of servo motor driver design based on LMD18200 for tracking. Radar antenna servo system is studied in this paper with low cost, strong anti-interference ability of rotary transformer to achieve the absolute position detection. Non linear rotating transformer The output signal to the absolute linear position of signal transformation, is the design of high performance tracking radar antenna servo system. This paper first introduces the existing design method of linear rotating transformer output signal converter, and then puts forward the design and realization method of a novel rotary transformer. The method makes full use of the properties of positive cosine signal and through the addition and subtraction operations to achieve high precision transform rotary transformer position information, and through a series of comparative experimental results further illustrate the superiority of the proposed method for tracking radar antenna servo system. It is a complex nonlinear, strong coupling control system. This paper presents a design method of improved ADRC the controller, through the ADRC control algorithm to eliminate the dynamic coupling of the two loops, in addition to the servo system in harsh working environment The introduction of strong interference and system unmodeled disturbances were also inhibited. This paper established the mathematical model of tracking mechanism of radar antenna servo system, the nonlinear mathematical model of the system is given. Then analyses how to achieve ADRC to decouple the two loop, the dynamic disturbance suppression system, problem solving system saturated. All new algorithms proposed in this dissertation and the design method are verified in the tracking radar antenna servo system, comparing the experimental results under different conditions and the results of different methods shows that all the algorithms presented in the paper and the implementation effectiveness, but also further illustrate the superiority of FPGA in parallel processing, ADRC is effective in dealing with uncertain disturbances.

【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN957.2

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本文編號：1622213