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作者：中國電子科技集團公司第二十研究所 李旻 來(lái)源:電子產(chǎn)品世界 2009-11-10 現代戰爭對雷達機動(dòng)性能的要求越來(lái)越高，特別是機動(dòng)陸面載體如車(chē)載雷達天線(xiàn)、發(fā)射架等設備，到達預定位置后，要求快速架設精確的水平基準。車(chē)載平臺的人工手動(dòng)調平已很難滿(mǎn)足軍方對雷達快速架設、快速撤收，以及平臺高精度調平的要求。機電式自動(dòng)調平與人工調平相比具有調平時(shí)間短、調平精度高、可靠性高等特點(diǎn)。本設計是以單片機和CPLD為控制核心，伺服控制器和伺服電機為執行單元的機電式四點(diǎn)支撐自動(dòng)調平隨動(dòng)控制系統，能夠實(shí)現機電式車(chē)載平臺自動(dòng)調平的全自動(dòng)化、全閉環(huán)控制。其優(yōu)點(diǎn)在于調平時(shí)間短(少于3分鐘)、調平精度高(小于3’)、可靠性高、可在惡劣環(huán)境下工作等方面。 系統組成 調平原理 調平方式通常有3點(diǎn)式或4點(diǎn)式，特殊的還有多點(diǎn)式如6腿或更多腿平臺。本系統根據實(shí)際的應用情況，采用4點(diǎn)式調平方式。四點(diǎn)支撐的工作平臺X 軸、Y 軸是根據水平傳感器的安裝位置確定工作平臺面上互相垂直的兩個(gè)軸向，調平原理如圖1所示。 
在工作平臺的支撐腿著(zhù)地后, 控制系統開(kāi)始進(jìn)行調平。通過(guò)水平傳感器的檢測信號，可以找出工作平臺的最高點(diǎn)。將水平傳感器按如圖1 所示方向安置于工作平臺上，傳感器輸出含有X 和Y 軸信號，它們是與水平誤差(角度) 成線(xiàn)性關(guān)系的數字信號。當X>0，Y<0時(shí)，撐腿A為最高點(diǎn);X<0，Y<0時(shí)，撐腿B為最高點(diǎn);X<0，Y>0 時(shí)，撐腿C為最高點(diǎn);X>0，Y >0 時(shí)，撐腿D為最高點(diǎn)。 假設撐腿著(zhù)地后撐腿A為最高點(diǎn)(其他撐腿為最高點(diǎn)的情況相似)，根據水平傳感器的信號，可以分別進(jìn)行X軸和Y軸方向的調節。如先進(jìn)行X軸調節，其過(guò)程如下：撐腿A和D不動(dòng)，撐腿B和C同時(shí)上升一定位移，即工作平臺繞撐腿A和D為軸線(xiàn)旋轉，撐腿B和C同時(shí)上升，上升的數值由控制系統根據水平傳感器的X軸反饋值決定，直至X軸呈水平狀態(tài)。Y軸調節與X軸類(lèi)似。若工作臺的X軸和Y軸調節成水平狀態(tài)，則可認為工作臺已處于水平狀態(tài)。4點(diǎn)調平的水平誤差為q2=q12+q22，q1和q2分別為水平傳感器的角度精度。若兩個(gè)傳感器的控制精度都為δ時(shí)，則水平誤差。 4點(diǎn)及多點(diǎn)調平設計面臨的一個(gè)主要問(wèn)題是虛腿現象，即有一個(gè)腿受力很小或者懸空，這在調平過(guò)程中是不能允許的。當平臺的負載均勻時(shí)，4個(gè)支撐點(diǎn)的受力應該均勻。本系統設計的處理辦法是把平臺支撐起來(lái)后，先進(jìn)行一次粗調平(設定一個(gè)粗精度)，目的是使4個(gè)支撐點(diǎn)的受力比較接近。然后，再按照系統設定的調平精度進(jìn)行調平。這樣，調節的過(guò)程就中不會(huì )出現一腿受力過(guò)小(虛腿)，從而有效的預防虛腿現象的出現。 硬件組成 該自動(dòng)調平系統硬件組成如圖2所示。系統主要由控制部分、水平傳感器、壓力傳感器、伺服控制器、伺服電機及伺服電動(dòng)缸等組成。
水平傳感器(X、Y兩個(gè)方向)測量車(chē)載平臺的傾斜度，通過(guò)RS232串行口向控制部分發(fā)送X方向和Y方向的傾角數據，波特率采用9600bit/s。本系統采用的水平傳感器其測量精度(零位)為0±20"，分辨率≤4"，完全滿(mǎn)足平臺傾角測量和調平的要求。 壓力傳感器用于測量4個(gè)支撐腳承受的壓力，測量范圍0～9000kg，通過(guò)RS232串行口向控制部分發(fā)送壓力數據，波特率采用9600bit/s。 控制部分主要由控制板、伺服驅動(dòng)器和驅動(dòng)接口單元組成�？刂瓢迨强刂撇糠值暮诵�，主要由單片機、CPLD、多路DAC、多串口擴展電路、RS232電平轉換電路、看門(mén)狗電路等組成。當操作人員通過(guò)按鍵將控制指令發(fā)送到控制板，CPU讀取水平傳感器、壓力傳感器送來(lái)的數據進(jìn)行判斷并形成控制策略，產(chǎn)生控制信號由DAC送達伺服控制器，再控制驅動(dòng)接口電路驅動(dòng)某一路伺服電機運轉，直至調平。為了操作安全起見(jiàn)，整個(gè)調平運行過(guò)程通過(guò)聲、光進(jìn)行指示�？刂撇糠謱�(shí)時(shí)地將傾角、壓力數據進(jìn)行顯示，方便操作人員監控。 本車(chē)載雷達平臺調平過(guò)程具體分兩個(gè)階段完成。第一階段為架設階段，即車(chē)載雷達到達陣地后，先控制四個(gè)支撐腿著(zhù)地，進(jìn)行落地檢測。系統通電后，操作人員只需按操作面板上的“架設”鍵，控制系統驅動(dòng)伺服電機升支撐腿，同時(shí)檢測各支撐腿是否著(zhù)地，當某一支撐腿著(zhù)地后停止該腿的升動(dòng)作。當四個(gè)支撐腿全部著(zhù)地后，落地檢測結束。第二階段為調平階段。操作人員按操作面板上的“調平”鍵，單片機讀取水平傳感器送來(lái)當前車(chē)載平臺的傾斜度數據以及壓力傳感器送來(lái)的各支撐腿的受力數據，根據傾角數據和壓力數據，按照控制策略驅動(dòng)相應電機上升相應支撐腿，直至座車(chē)傾斜度達到雷達系統的要求。 系統程序工作流程
本系統的工作流程框圖如圖3所示。 結語(yǔ) 雷達自動(dòng)調平系統是車(chē)載雷達的一個(gè)重要的組成部分，對提高雷達的測量性能，如目標角度的測量精度以及整機架設、撤收的速度等，起著(zhù)決定性的作用。本系統采用單片機和CPLD控制，應用交流伺服控制，大大提高了雷達天線(xiàn)架設時(shí)平臺的水平精度和調整的時(shí)間，而且具有高可靠性和維護性好的特點(diǎn)。 參考文獻： [1] 倪江生，翟羽健. 雷達天線(xiàn)座車(chē)調平問(wèn)題的研究[J ] . 測控技術(shù)，1994，12 (4)：36 – 39 [2] 楊興瑤，劉行景. 高精度電子傾角傳感器及其在自動(dòng)調平儀中的作用[J ] .江蘇機械制造與自動(dòng)化，1994，(6):34-35 [3] 鄧先榮. 天線(xiàn)伺服系統多電機同步控制方法[ J ].現代雷達，2005，27 (6)：45 – 47，51 [4] 何立民. 單片機應用系統設計[M ]. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2002 [5] 李忠于. 某雷達自動(dòng)調平機構的設計分析[ J ].火控雷達技術(shù)，2002，31 (3)：43 – 47 |
