[發明專利]在速度環克服電機死區提高雷達跟蹤精度的方法

有效

• 申請號: 201410341233.8
• 申請日: 2014-07-18
• 公開（公告）號: CN104111664A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發明（設計）人: 李守琴;段秀波;盧洲;陳松波;謝林;郭珊
• 申請（專利權）人: 零八一電子集團有限公司
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武;魏池陽

1.一種在速度環克服電機死區提高雷達跟蹤精度的方法，其特征在于包括如下步驟：在跟蹤雷達伺服控制系統中，按照電流環、速度環、位置環三環控制方案，建立一個驅動器對電機電流反饋、力矩電機對電機速度反饋、雷達天線對天線位置反饋至伺服控制器的三閉環控制電路；將電流環包含在驅動器內，電流環設計為比例、積分、微分控制，速度環設計為比例、積分控制，位置環設計為比例、積分控制的三閉環PID控制伺服系統環路，并以速度環的輸出作為電流環的輸入，以電機的電流作為電流環的負反饋，以位置環的輸出作為速度環的輸入，以電機的速度作為速度環的負反饋，以雷達信處誤差作為位置環輸入，以雷達天線的位置作為位置環的負反饋；伺服控制器內置運算處理器接收并執行雷達終端系統發送的控制命令和雷達信處系統發送的誤差信息；運算處理器速度環內置電機死區檢測軟件程序對環路的誤差作比例-積分PI校正處理，把產生與電機的速度成正比的輸出電壓給驅動器，驅動器將伺服控制器輸出的電壓進行功率放大，驅動力矩電機運轉，帶動雷達天線運動。

2.根據權利要求1所述的在速度環克服電機死區提高雷達跟蹤精度的方法，其特征在于：在跟蹤過程中伺服控制器檢測力矩電機輸出電壓和天線的位置，運算處理器周期性地對天線的位置編碼和速度環輸出電壓進行檢測，檢測伺服控制器的輸出特性與天線的位置特性，當伺服控制器速度環輸出超出指標規定的最小速度范圍而天線位置不動時，立刻給伺服控制器速度環輸出補償同極性的電壓，速度環的輸出作為電流環的輸入，電流環通過PID校正處理輸出電壓給驅動器，從而推動天線運轉，克服電機死區，死區克服后，補償電壓逐漸減小到零，伺服控制器速度環恢復為正常的運算處理方式。

3.根據權利要求1所述的在速度環克服電機死區提高雷達跟蹤精度的方法，其特征在于：雷達伺服控制系統控制雷達天線按照指定的速度運動，實現對目標的穩定跟蹤。

4.根據權利要求1所述的在速度環克服電機死區提高雷達跟蹤精度的方法，其特征在于：伺服控制器包含的運算處理器，運算處理器接收并執行雷達終端系統發送的控制命令和雷達信處系統發送的誤差信息，驅動力矩電機以消除雷達跟蹤誤差為目的的運動。

5.根據權利要求1所述的在速度環克服電機死區提高雷達跟蹤精度的方法，其特征在于：伺服控制器事先測出天線在多個不同角度的死區電壓，然后求平均，得到帶載的死區電壓范圍[V_S-,V_S+]，V_S-為負極性死區電壓，V_S+為正極性死區電壓。

6.根據權利要求1所述的在速度環克服電機死區提高雷達跟蹤精度的方法，其特征在于：伺服控制器根據輸出電壓的極性補償適量同極性的電壓，以克服電機的死區，推動電機運轉，是指當伺服控制器輸出電壓在[V_S-,V_S-/2]或者[V_S+/2,V_S+]范圍,天線沒有運轉，則伺服控制器輸出需要補償；如果輸出范圍在[V_S-,V_S-/2]，則補償的極性為負電壓，補償電壓取V_S-/4；如果輸出范圍在[V_S+/2，V_S+]，則補償的極性為正電壓，補償電壓取V_S+/4。

7.根據權利要求1所述的在速度環克服電機死區提高雷達跟蹤精度的方法，其特征在于:為了避免雷達跟蹤靜態目標時發生振蕩，伺服控制器輸出電壓小于死區電壓一半時的弱小輸出不予補償。

8.根據權利要求1所述的在速度環克服電機死區提高雷達跟蹤精度的方法，其特征在于:伺服控制器通過速度環輸出電壓給驅動器，輸出的電壓大小與預期的電機轉速成比例，伺服控制器周期性地讀取位置編碼，并根據前后周期的位置編碼值是否發生變化來確定天線是否運動。

9.根據權利要求1所述的在速度環克服電機死區提高雷達跟蹤精度的方法，其特征在于:跟蹤雷達伺服控制系統的電流環集成在驅動器內部，伺服控制器只需進行速度環和位置環的運算處理，且克服電機死區的處理方法是在速度環處理完成的。

10.根據權利要求1所述的在速度環克服電機死區提高雷達跟蹤精度的方法，其特征在于:跟蹤雷達的天線角度即位置編碼，采用與天線轉動軸同軸的位置編碼元件獲得，伺服控制器周期性地獲得位置編碼；伺服控制器的速度環具有固定的運算處理周期，判斷位置是否發生變化用本周期的位置編碼與28ms之前的位置編碼進行比較，確定是否發生變化，并采用先進先出FIFO隊列數組方式保存最近連續15個周期的位置編碼，比較第1個周期和第15個周期的位置編碼，確定天線位置是否發生變化，若天線位置發生變化，則狀態標志寄存器Flag標志＝0，否則Flag標志＝1。