隨著中國民用航空事業(yè)的快速發(fā)展,航班量迅速增加,飛行保障任務日益嚴峻,快速的天氣變化過程直接影響著航空器的正常飛行,多普勒天氣雷達作為最主要的氣象探測設備,一旦停止運行,將直接影響機場氣象相關部門的保障工作,給飛行安全造成嚴重隱患。由于本場雷達常年運轉且缺乏廠家支持,近幾年伺服系統(tǒng)的故障頻發(fā),沒有完整的知識體系導致設備維護維修非常困難。本文正是基于這樣一種需要對伺服系統(tǒng)控制技術展開研究。本文通過對中川機場DWSR2500C多普勒氣象雷達天線伺服系統(tǒng)的控制原理、運行算法進行研究學習,使用KEIL軟件、MATALAB軟件、PROTUES軟件對控制系統(tǒng)進行模擬仿真,完成對控制參數(shù)的仿真調測,得出天線雷達伺服系統(tǒng)控制參數(shù)的調整,從而為雷達伺服系統(tǒng)的檢測、維修提供有效的手段。具體來講:首先,對雷達伺服系統(tǒng)的工作原理、主要特點以及結構組成等方面進行詳細的論述,并對控制系統(tǒng)進行模型建立、數(shù)學推導。其次,對PID控制算法進行了分析研究。PID算法作為最經典的控制算法在各個領域被廣泛應用,通過研究PID算法的理論以及PID控制中的結構調整和PID參數(shù)調節(jié)方法,建立伺服系統(tǒng)的數(shù)學模型并使用Matlab軟件對PID控制算法進行仿真。再次,介紹了本課題主用DSP芯片STC89C52的特點,并通過PROTUES軟件搭建硬件實驗平臺(其硬件設計主要包括:H橋驅動電路、轉速采集電路、控制器電路、數(shù)據通信電路等),在搭建的實驗平臺上使用KEIL軟件對電機的控制進行編譯,使其滿足系統(tǒng)控制設計需求(其軟件設計主要包括:主程序設計、初始化程序設計、中斷程序設計、PID算法程序設計、電機控制程序設計、按鍵程序設計、顯示程序設計、數(shù)據通信程序設計等),完成模擬仿真。最后,通過MATLAB軟件對設計進行驗證,實現(xiàn)對天線轉速、轉向、定位等功能的控制,并對實驗結果進行分析說明。實驗證明:本文成功地實現(xiàn)了對雷達伺服系統(tǒng)的模擬控制。
【學位單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TN959.4;TP273
【部分圖文】：

WSR2500C 天氣雷達伺服系統(tǒng)簡介WSR2500C 天氣雷達伺服系統(tǒng)是用于控制雷達天線位置以及天線運化機電設備，也被稱為隨動系統(tǒng)，是精確的跟隨或復現(xiàn)天線轉動的、矢量位移以及系統(tǒng)狀態(tài)等被控參量的反饋式操控系統(tǒng)。雷達伺服機械傳動裝置按照使用者的需求進行轉動，自動的去尋找天氣目標暴、臺風、強降雨等天氣信息進行自動跟蹤和精確定位[6]。雷達伺服閉環(huán)控制系統(tǒng)，主要由方位伺服系統(tǒng)控制方位角度的掃描，由俯仰俯仰角度的掃描，如圖 2.1 所示，操作用戶手動輸入所需的方位（或這個方位（俯仰）角度與現(xiàn)在天線所在的角度位置進行比較，產生統(tǒng)將這個誤差角度轉換為后一級電路所需電子信號送到功率放大器，并在下一級中帶動方位（俯仰）可執(zhí)行電機進行轉動，方位（俯轉軸轉動的同時向系統(tǒng)反饋速度檢測和角度檢測的回饋信號，系統(tǒng)控制天線加速、減速運轉，直至到達所需角度后停止轉動。

基于 DWSR2500C 氣象雷達 DSP 伺服系統(tǒng)模擬仿真過檢波、功放后驅動電機進行轉動，電機帶動轉軸運轉[7]。電機運轉過程中，反饋一個速度檢測信號給系統(tǒng)，系統(tǒng)控制電機加速、減速轉動。天線轉動過，天線位置通過發(fā)送機自整角機以及接收機自整角機將位置檢測信號轉換為信號，并將這個電壓信號以指針形式顯示在刻度盤上。

如圖 2.3 數(shù)字控制伺服系統(tǒng)2.3 本章小結本章節(jié)首先對 DWSR2500C 天氣雷達的基本情況做了簡單的概述，其次對象雷達天線部份工作時的基本原理做了較為詳盡的闡述，分別以該部雷達“手動作”和“遠程控制”兩種工作模式為例，具體詳述了天線旋轉時模擬操作模式下以數(shù)字操作模式下的工作原理。
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本文編號：2857096