發(fā)布時(shí)間：2020-10-26 14:05

　　 隨著中國(guó)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(wù)日益嚴(yán)峻,快速的天氣變化過(guò)程直接影響著航空器的正常飛行,多普勒天氣雷達(dá)作為最主要的氣象探測(cè)設(shè)備,一旦停止運(yùn)行,將直接影響機(jī)場(chǎng)氣象相關(guān)部門的保障工作,給飛行安全造成嚴(yán)重隱患。由于本場(chǎng)雷達(dá)常年運(yùn)轉(zhuǎn)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(shí)體系導(dǎo)致設(shè)備維護(hù)維修非常困難。本文正是基于這樣一種需要對(duì)伺服系統(tǒng)控制技術(shù)展開研究。本文通過(guò)對(duì)中川機(jī)場(chǎng)DWSR2500C多普勒氣象雷達(dá)天線伺服系統(tǒng)的控制原理、運(yùn)行算法進(jìn)行研究學(xué)習(xí),使用KEIL軟件、MATALAB軟件、PROTUES軟件對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行模擬仿真,完成對(duì)控制參數(shù)的仿真調(diào)測(cè),得出天線雷達(dá)伺服系統(tǒng)控制參數(shù)的調(diào)整,從而為雷達(dá)伺服系統(tǒng)的檢測(cè)、維修提供有效的手段。具體來(lái)講:首先,對(duì)雷達(dá)伺服系統(tǒng)的工作原理、主要特點(diǎn)以及結(jié)構(gòu)組成等方面進(jìn)行詳細(xì)的論述,并對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行模型建立、數(shù)學(xué)推導(dǎo)。其次,對(duì)PID控制算法進(jìn)行了分析研究。PID算法作為最經(jīng)典的控制算法在各個(gè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用,通過(guò)研究PID算法的理論以及PID控制中的結(jié)構(gòu)調(diào)整和PID參數(shù)調(diào)節(jié)方法,建立伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型并使用Matlab軟件對(duì)PID控制算法進(jìn)行仿真。再次,介紹了本課題主用DSP芯片STC89C52的特點(diǎn),并通過(guò)PROTUES軟件搭建硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(其硬件設(shè)計(jì)主要包括:H橋驅(qū)動(dòng)電路、轉(zhuǎn)速采集電路、控制器電路、數(shù)據(jù)通信電路等),在搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上使用KEIL軟件對(duì)電機(jī)的控制進(jìn)行編譯,使其滿足系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)需求(其軟件設(shè)計(jì)主要包括:主程序設(shè)計(jì)、初始化程序設(shè)計(jì)、中斷程序設(shè)計(jì)、PID算法程序設(shè)計(jì)、電機(jī)控制程序設(shè)計(jì)、按鍵程序設(shè)計(jì)、顯示程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)通信程序設(shè)計(jì)等),完成模擬仿真。最后,通過(guò)MATLAB軟件對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證,實(shí)現(xiàn)對(duì)天線轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、定位等功能的控制,并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析說(shuō)明。實(shí)驗(yàn)證明:本文成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)雷達(dá)伺服系統(tǒng)的模擬控制。
【學(xué)位單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN959.4;TP273
【部分圖文】：

WSR2500C 天氣雷達(dá)伺服系統(tǒng)簡(jiǎn)介WSR2500C 天氣雷達(dá)伺服系統(tǒng)是用于控制雷達(dá)天線位置以及天線運(yùn)化機(jī)電設(shè)備，也被稱為隨動(dòng)系統(tǒng)，是精確的跟隨或復(fù)現(xiàn)天線轉(zhuǎn)動(dòng)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(dá)伺服機(jī)械傳動(dòng)裝置按照使用者的需求進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，自動(dòng)的去尋找天氣目標(biāo)暴、臺(tái)風(fēng)、強(qiáng)降雨等天氣信息進(jìn)行自動(dòng)跟蹤和精確定位[6]。雷達(dá)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(dòng)輸入所需的方位（或這個(gè)方位（俯仰）角度與現(xiàn)在天線所在的角度位置進(jìn)行比較，產(chǎn)生統(tǒng)將這個(gè)誤差角度轉(zhuǎn)換為后一級(jí)電路所需電子信號(hào)送到功率放大器，并在下一級(jí)中帶動(dòng)方位（俯仰）可執(zhí)行電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，方位（俯轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向系統(tǒng)反饋速度檢測(cè)和角度檢測(cè)的回饋信號(hào)，系統(tǒng)控制天線加速、減速運(yùn)轉(zhuǎn)，直至到達(dá)所需角度后停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

基于 DWSR2500C 氣象雷達(dá) DSP 伺服系統(tǒng)模擬仿真過(guò)檢波、功放后驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸運(yùn)轉(zhuǎn)[7]。電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，反饋一個(gè)速度檢測(cè)信號(hào)給系統(tǒng)，系統(tǒng)控制電機(jī)加速、減速轉(zhuǎn)動(dòng)。天線轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)，天線位置通過(guò)發(fā)送機(jī)自整角機(jī)以及接收機(jī)自整角機(jī)將位置檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為信號(hào)，并將這個(gè)電壓信號(hào)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(jié)本章節(jié)首先對(duì) DWSR2500C 天氣雷達(dá)的基本情況做了簡(jiǎn)單的概述，其次對(duì)象雷達(dá)天線部份工作時(shí)的基本原理做了較為詳盡的闡述，分別以該部雷達(dá)“手動(dòng)作”和“遠(yuǎn)程控制”兩種工作模式為例，具體詳述了天線旋轉(zhuǎn)時(shí)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(hào)：2857096