XXXX雷达伺服系统方案.docx

1、XXXX雷达伺服系统方案雷达伺服系统实施方案拟 制 栾旭光 国营第七二厂研究所二一年一月目 录1 适用范围 11.1 任务来源 11.2 适用范围 12 依据 13 内容 13.1 概述 13.2 天线控制实施方案 23.3 极化控制实施方案 93.4 方位控制实施方案 103.5 升降俯仰控制实施方案 12注：以下为保密需要，关键处以注释。1 适用范围1.1 任务来源根据装计字第号雷达主要作战使用性能和雷达工程实施方案的要求，实现雷达的实施方案要求，提出伺服系统实施方案。1.2 适用范围本方案适用于满足雷达主要作战使用性能和雷达工程实施方案的要求，并应用于雷达整机系统。2 依据雷达工程实施方

2、案和雷达整机总体设计要求。3 内容雷达伺服系统包括天线控制、极化控制、方位控制、天线升降俯仰控制等功能。3.1 概述雷达为机动型远程警戒雷达，天线在圆周360方位中进行运转工作，在伺服系统中对天线的控制实现远程遥控和人工控制。工作中为了有效的消除云雨气象杂波的干扰，利用空间电磁场和目标的特性，在伺服系统中对云雨气象杂波的干扰实现线极化和原极化的转换控制。对于天线360圆周运转状态，需要通过处理变换并把360圆周运转的模拟方位信号转换为数字方位信号，同时为雷达各个分系统提供出方位数据；通过方位处理可实现雷达寻北，对方位数据进行自动教北。天线在架设时应进行升降俯仰控制，通过控制可安全操作升降俯仰。

3、3.2 天线控制实施方案雷达为全新的雷达，其天线系统为机动型大型型天线。天线运转为多级传动功能和手动控制、自动扇扫功能。为了达到这些功能，承受大型天线重负载的启动，提高天线的抗风能力，实现总体设计方案要求，对雷达天线控制系统进行详细的研讨、调研的基础上，确定了天线控制系统(简称天控系统)的方案。在老产品的雷达天控系统中，采用控制柜、软启动器和驱动电机、功率扩大机等设备组成。控制柜中控制接触器、断路器、控制开关等多种大功率器件，接线也较复杂，维修困难，易发生故障；软启动器功能单一，启动时间调整难，操作虽简单，但保护功能不全；驱动电机为三相鼠笼异步电机，常选用双转速电机。在现方案中的雷达中，为了提

4、高天线的抗风能力，天线的运转分为正常工作，手动控制和自动扇扫方式。正常工作为2种状态，手动控制和自动扇扫，控制天线的运转转速为3转分和6转分。其具体工作方式见下表所示：表1序号正常状态运转控制备 注1正常工作3转分6转分2手动控制3转分3自动扇扫3转分由于老产品的天控系统不能多档工作，不能进行手动控制和自动扇扫控制，启动过程不易掌握，针对这些问题，雷达的天控系统方案，采用目前广泛应用的变频调速控制技术。这种新技术对电机的要求不高，构成的系统能够达到无级调速，功能齐全，可做到手动控制和自动扇扫，系统设备量较少，它由控制板、变频调速器和驱动电机组成，具有保护检测完善的功能，应用这一新技术完全满足整

5、机工作状态的需要。天线控制方案的实施驱动电机的选取：按抗风能力和结构传动转距的要求： 电机的驱动功率要达到：37kW(转速为1000转分时) 电机轴的最大起动转矩：45665Nm 减速比：1596从整机的工作状态和结构的要求，选取电机为： 上海南洋电机厂YTSP250M-6型变频调速三相异步电机(卧式) 电机的标称功率为：37kW 额定电流为：72A 额定转矩为：353Nm 最大转矩额定转矩：2.5 转矩过载能力：160(1分钟) 电机极数为：6级 工作频率范围：350Hz(恒转距)通过计算，天线在0.5转分时： 电机转速为：79.8转分，工作频率为4Hz天线在1转分时： 电机转速为159.6

6、转分，工作频率为8Hz天线在3转分时： 电机转速为478.8转分，工作频率为23.94Hz天线在6转分时： 电机转速为：957.6转分，工作频率为47.88Hz单机驱动工作时： 最大驱动功率为：37KWl.659.2KW 最大电流：72Al.6115.2A 最大起动转距为：353Nml.6564.8Nm 电机的转速、功率、转矩等都达到设计要求。变频器控制器的选择：变频控制器选择南昱公司J300-450HFC型变频调速控制器。其指标为：输入电流：380V50HZ连续输出容量：59(KVA) 输出电流：99A 过载电流额定值：150(1分钟) 启动转矩：150以上 输出频率范围：0.1400Hz

7、频率精度：0.01Hz 频率分辨度：0.01Hz 加减速时间：0013000秒(可调) 七种工作状态功能设置 正转、反转、点动功能 缺相、过流、过压、欠压、过热等保护检测功能。天线控制方案框图方案框图如图1所示。 图1 天线控制方案框图天线控制方案概述 本方案通过本控遥控选择电路可进行远地遥控和本地控制，当遥控状态时，经监控系统在远地总控台上进行遥控操作控制天线3转分、6转分、手动控制和自动扇扫等工作状态。当本控状态时，通过控制板上按键操作，可进行天线3转分、6转分、手动控制和自动扇扫等工作状态。本方案的逻辑框图如图2所示。 图2 天线控制逻辑图工作状态由7位开关控制1) 中心开机关机2) 正

8、常扇扫3)3转6转4)手动自动5)正转手动6)反转手动，7)本控遥控开机关机控制：保证天控系统在正常壮态下正确开机工作当出现故障时对系统进行关机(或自动保护)。正常扇扫控制：保正3转6转顺时针的正常工作和扇扫工作的转换。转6转转换控制：当正常扇扫控制处于正常位置时，对天线进行顺时针的3转和6转转换操作。手动自动控制：正常扇扫控制处于扇扫位置时，进行手动控制和自动扇扫的转换，在自动扇扫状态F，天线按预置的扇扫进行自动扇扫功能。正转手动控制：当手动自动处于手动位置时，通过类似点动计算机鼠标的按键对天线进行正转点动操作。反转手动控制：当手动1-动处于手动位置时，操作与正转手动控制相同，对天线进行反转

9、点动操作。本控遥控控制，在本控位置下，通过本地控制开关进行本地操作，在遥控位置下各种操作状态和指示状态通过串行通讯口传输，在远地控制台上进行遥控操作。由信号处理送来的方位增量信号、方位转向信号、正北信号送到计数电路，对方位增量信号进行加减计算；然后经方位码产生电路产生出方位码，方位码分二路输出，一路送扇扫区域判别电路；一路送方位刻度产生电路、扇扫区域判别电路；另一路信号经判别之后送扇扫执行电路产生扇扫控制信号，由输出控制电路输出到变频控制器确定扇扫运转状态。各种工作状态事先通过变频控制器的预置键预置好，经以上操作便可操作变频控制器进行工作。保护开关为控制断路器，可对设备起到保护作用，并且可对设

10、备进行断电检查维修。热保护继电器对电机进行保护，当出现外在因素时，如出现强风负载过重情况时，通过热保护继电器起到保护电机的作用。变频控制器具有报警、指示和到位监测接口，可对工作状态进行观察，并具有故障显示、检查功能，有利于提高维修性。方案对整机的要求本方案的变频调速控制器是一种具有非线性的器件，内部利用载波进行变频控制。因此容易对电网产生谐波干扰，引起电压畸变。从自身解决这一问题有一定难度，而且滤除干扰的电抗器件结构庞大、价格昂贵、成本过高。所以在整机中应充分考虑电网分开供电，采用AVR(交流电压调节器)设备和对其它设备供电，力求从整体角度解决。 3.3 极化控制实施方案为了抗气象杂波，消除云

11、、雨回波，提高雷达的性能指标，在雷达中加装极化控制电路，极化状态的变化分为二种状态，通常工作在线极化状态，当出现复杂气象时工作在圆极化状态，消除云、雨杂波。方案组成及框图极化控制框图参见图3。线极化和圆极化的转换由+24V电源控制直流电机正、反转动来实现，线极化和圆极化到位状态由限位开关控制。另外，极化器的传动系统的结构设计采用超越离合器方式，线极化和圆极化加有到位挡块保证正确性。在控制板中送出各种控制信号经10路汇流环送到极化电机进行转换，到位指示经10路汇流环，回到控制板并给出到位指示信号。低波束极化电机高波束极化电机低波束到位开关高波束到位开关电机驱动电路 10 路 汇 流 环到位指示电

12、路 控 制 电 路线/圆极化图3 极化控制框3.4 方位控制实施方案伺服系统中的方位控制主要是产生方位数据信号，送各个分系统在电路中作为方位处理的数据信息。在本伺服系统的方位控制中，可进行自动寻北校准方位数据的正北。伺服系统方位控制通过基准信号电路、SDC变换电路、方位数据形成电路、方位数据校准电路、自动寻北电路、方位数据输出接口电路等组成。方案组成及框图方位控制框图参见图4。 图4 方位控制框图400Hz电源为DC/AC变换器产生输出400Hz的基准信号，作为基准源分二路送自整角机和SDC变换器，进行方位信号模拟/数字转换。当加到自整角机转子的400Hz基准信号后，产生出交变磁场。定子三相绕

13、组所感应的电势在时间相位上是相同的，由于定子各相绕组的轴线与转子绕组轴线在空间的相对位置不同其线间电势的极性和大小也不同。其表达式为：E1=EmsintE2=Emsin(t+1200)E3=Emsin(t-1200)式中：E1、E2、E3分别为方位角度回馈信号中的线与线间的感应电势，Em为线间最大感应电势。自整角机输出的400Hz交流感应电势送方位控制中的SDC变换器，SDC变换器为方位角模拟/数字变换器。在SDC变换器中400Hz的基准信号和方位角度回馈的400Hz交流感应电势信号处理变换后输出16bit方位数字信号，通过读取寻北仪中的真北角度在方位数据校准电路中进行方位校准，使天线的基准角度为真北角。在方位数据形成电路中把校准后的方位信号转换成方位增量码信号，经方位数据输出接口电路输出给各个分系统。3.5 升降俯仰控制实施方案对于雷达的机动性，提出快速架设与拆收的要求，为使天线达到快速架设和拆收，在天线总成上加装升降控制电路。方案组成及框图升降俯仰控制框图参见图5。俯仰电机采用三相交流异步电机，操纵控制采用操纵控制器进行控制。通常电机和操纵控制器处于关断电源状态，当进行架设或拆收时，操纵控制器通电进行上仰或下俯控制，当操作完毕后断电。升降电机升降电机操纵控制器保护开关操纵开关天线总成380V/50Hz图5 升降俯仰控制框图