基于复合控制的某型雷达伺服系统优化
基于复合控制的某型雷达伺服系统优化
作者：沈浩蔡新举
来源：《现代电子技术》2008年第11期
摘要：针对传统的雷达伺服系统精度受动态设计中系统自身因素的制约而达不到期望特性的情况，提出了一种高阶无静差系统的实现，即把复合控制引入位置回路，前馈至速度回路输入端。将此种方案应用于某型雷达伺服系统，仿真实验表明在不影响系统稳定性的前提下，可使系统的幅频特性在低频段表现出极低的斜度，加速度常数增大，加速度误差减小，系统精度显著提高。
关键词：雷达伺服;复合控制;精度优化;精密跟踪
中图分类号：TN952 文献标识码：B
文章编号：1004-373X(2008)11-018-
Optimization of a Certain Radar Servo System Based on Combination-Loop-Control
(Naval Aeronautical Engineering Institute，Yantai,264001，China)
Abstract：To solve the problem that the accuracy of traditional radar servo system can not reach to anticipant property in dynamic design due to the restriction of the system factors,a way to the realization of high rank no-static-error system is proposed,in which combination-loop-control is placed to location loop,feeding forward to the input of the speed loop.The simulation proves that without losing stability,the system shows very trivial pitch in magnitude- frequency property.Thus,the acceleration error is reduced as the acceleration coefficient is enlarged,and finally the system accuracy is notably raised.
Keywords：radar servo;combination-loop-control;accuracy optimization;precision tracking
1 引言
伺服系统是精密跟踪雷达的重要组成部分，它根据雷达控制台的工作方式命令求解雷达天线与目标之间的角误差信号，控制天线精密跟踪飞行目标，并实时测量雷达机械轴位置。雷达伺服系统期望特性的设计原则是能满足伺服系统主要性能指标的要求，这些主要性能指标即稳定裕量、伺服带宽、过渡过程品质和跟踪精度。其中稳定裕量标志着系统的稳定性而跟踪精度指标主要体现在系统误差上。
由于精密跟踪雷达伺服系统的跟踪误差的主要分量是动态滞后，又由于加速度误差往往是最大的动态滞后误差。所以为减小加速度误差，能从根本上提高雷达伺服系统精度，这也是动态设计的关键。
传统的伺服系统通常被设计成Ⅰ型系统或Ⅱ型系统，它们的本质区别在于正向通道分别包含一个或两个积分环节\[1\。由经验结论，当系统的无静差阶数确定后低频段的斜率选择是固定的，可变部分在于过渡段和高频段。在设计中力求获得较高的截止频率往往是动态设计的关键\[2\。因为这将能直接减小系统跟踪误差，但由于受各种因素限制这种设计期望的实现具有相当的制约性，因而在精密跟踪雷达伺服系统尤其是高精度系统的设计中为了提高精度需要考虑高阶无静差系统的实现。
2 影响系统精度的性能参数分析
图1为转折频率、截止频率、幅值裕度及加速度常数的关系图，其中为截止频率，为转折频率，为幅值裕度，为加速度常数。一般要求为。转折频率的选择满足下式:
－
(1)
图1 性能参数的关系图
当保证一定的幅值裕度的条件下，由式(1)得知增大使得增大，从图1中不难看出此时就相应地增大。因为加速度误差与加速度常数成反比，所以当
增大时加速度误差减小。可见从动态设计的角度，加大系统截止频率便能显著地减小系统跟踪误差。
在动态设计中加大系统截止频率受到伺服带宽和速度回路闭环带宽的双重限制，速度回路闭环带宽又受到结构谐振频率的限制，在设计过程中除要考虑与结构谐振特性相关的天线口径外还要考虑机械传动间隙和风力矩等影响。总之从动态设计的角度加大截止频率要受到诸多因