雷达伺服电气控制系统建模与仿真文献综述

伺服控制系统课程作业现代伺服系统综述指导教师：学生：学号：专业：班级：完成日期：摘要在自动控制系统中，把输出量能够以一定准确度跟随输入量的变化而变化的系统称为伺服系统。

伺服系统也叫位置随动系统，以精确运动控制和力能输出为目的，综合运用机电能量变换与驱动控制技术、检测技术、自动控制技术、计算机控制技术等，实现精确驱动与系统控制。

伺服系统主要包括电机和驱动器两部分，广泛用于航空、航天、国防及工业自动化等自动控制领域。

伺服系统按其驱动元件划分有步进式伺服系统、直流电动机伺服系统和交流电动机伺服系统。

随着微处理器技术、大功率高性能半导体功率器件技术、电机永磁材料制造工艺的发展及电力电子、控制理论的应用，交流电动机伺服系统近年来获得了迅速发展，广泛用于工业生产的各个领域，如数控机床的进给驱动和工业机器人的伺服驱动等。

因此，在相当大的范围内，交流电动机伺服系统取代了步进电动机与直流电动机伺服系统，时至目前，具备了宽调速范围、高稳速精度、快速动态响应及四象限运行等良好的技术性能，其动、静态特性已完全可与直流伺服系统相媲美，已成为伺服系统的主流。

关键词：伺服系统自动控制驱动元件1 伺服系统的发展阶段伺服系统的发展与它的驱动元件——伺服电动机的不同发展阶段相联系，并结合老师在第一章所讲的伺服系统分类的知识，伺服电动机至今经历了三个主要的发展阶段。

（1）第一个发展阶段（20世纪60年代以前）：步进电动机开环伺服系统；伺服系统的驱动电机为步进电动机或功率步进电动机，位置控制为开环系统。

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，两相混合式步进电机步距角一般为3.6°、1.8°，五相混合式步进电机步距角一般为0.72°、0.36°；步进电机存在一些缺点：在低速时易出现低频振动现象；一般不具有过载能力；步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转现象，停止时转速过高易出现过冲现象。

伺服驱动系统仿真方案1. 引言伺服驱动系统是控制和调节运动的关键组成部分，在许多自动化应用中被广泛使用。

为了提高驱动系统的性能和稳定性，仿真技术被用于预测和优化系统的行为。

本文将介绍一种伺服驱动系统的仿真方案，以帮助工程师在设计和优化伺服驱动系统时进行可靠的预测和评估。

2. 仿真模型搭建为了进行伺服驱动系统的仿真，首先需要搭建仿真模型。

模型的搭建应包括伺服电机、伺服控制器和载荷的建模。

以下是针对每个组件的详细说明：2.1 伺服电机伺服电机是驱动系统的核心部分，通过转化电能和机械能来提供动力。

在仿真模型中，伺服电机的建模通常采用电动机的方程来描述。

这些方程包括电机的电流和速度之间的关系，以及电机转矩和电机转速之间的关系。

2.2 伺服控制器伺服控制器是伺服驱动系统的控制中枢，用于调节电机的速度和位置。

在仿真模型中，可以采用PID控制器或者其他控制算法来对伺服电机进行控制。

控制器的参数需要根据具体应用的需求进行调整和优化。

2.3 载荷载荷是伺服驱动系统需要承受的外部负载。

在仿真模型中，载荷可以通过质量、摩擦力等因素来描述。

载荷的建模对系统的动态响应和稳定性有重要影响，因此需要根据实际情况进行准确地建模。

3. 仿真过程完成伺服驱动系统的模型搭建后，可以进行仿真实验来评估系统的性能和稳定性。

仿真过程应包括以下几个步骤：3.1 系统参数设置在进行仿真实验之前，需要设置伺服电机、伺服控制器和载荷的参数。

这些参数可以根据实际设备的规格和性能手册来确定。

3.2 仿真环境搭建搭建仿真环境是进行仿真实验的基础步骤。

在仿真环境中，需要设置仿真时间、采样周期和仿真条件等参数。

可以使用MATLAB/Simulink、Python等仿真工具来搭建仿真环境。

3.3 仿真实验设计根据伺服驱动系统的实际需求，设计相应的仿真实验。

可以通过改变载荷、调整控制器参数或者应用不同的控制策略来评估系统的性能和稳定性。

3.4 仿真结果分析仿真实验完成后，可以对仿真结果进行分析。

控制系统的建模与仿真分析I. 概述控制系统是一种可以自动地对一定的输入信号进行响应的系统，它可以对物理系统进行精确的控制，既可以是以电器元件为主体的电气控制系统，也可以是以机械、液压、气动器件为主体的机械控制系统，而控制系统的建模与仿真是控制系统理论研究和实践工程中的重要环节，是传动控制技术的最基本和最关键的方面之一。

II. 控制系统的建模控制系统建模是指将现实世界中的控制系统转换为计算机模型，以便实现对其进行仿真和控制分析，常用的建模方法包括：1. 状态空间法(Space/sate variable approach)，是描述动态系统的主要方法，通过建立系统状态方程、输出方程来研究系统的稳态和动态响应特性，确定控制策略。

2. 传递函数法(Transfer function approach)，是建立闭环控制系统的主要方法，通过定义系统全过程的输入和输出响应之间的关系，以传递函数G(s) (s为变量)模拟系统的动态响应，确定控制策略。

3. 广义函数法(Laplace transform approach)，是用拉普拉斯转换来表示系统的状态和输出量之间的关系，以求得系统的稳态和动态响应特性，常用于求解系统的微分和积分公式，确定控制策略。

III. 控制系统的仿真分析控制系统的仿真分析是指通过计算机处理控制系统的模型，模拟控制系统行为，评价控制系统设计或控制系统算法的预测特性，常用的仿真软件有Simulink、PSIM、Matlab等，主要应用于下列方面：1. 确定系统的响应特性：通过控制系统的仿真分析，可以研究系统的响应特性，包括稳态响应和动态响应，调试控制策略和设计参数，从而优化控制系统性能。

2. 仿真分析系统的失效点：通过仿真分析，寻找控制系统中的潜在故障和失效点，制定应急措施，以保证控制系统的可靠性和稳定性。

3. 仿真分析控制器性能：仿真分析可以对控制器的稳定性、收敛性、响应时间、扰动抑制能力、抗干扰性能等方面进行分析，以提高控制器性能。

实际交流伺服运动控制系统数学模型及仿真分析1.引言实际交流伺服运动控制系统广泛应用于工业自动化领域，具有快速响应、高控制精度等优点。

为了设计和优化控制系统，需要建立准确的数学模型，通过仿真分析来评估系统性能。

本文将介绍实际交流伺服运动控制系统的数学模型建立方法，并进行仿真分析。

2.实际交流伺服运动控制系统数学模型建立2.1电机模型电机模型是实际交流伺服运动控制系统的核心部分。

常用的电机模型有电压方程模型和电流方程模型。

2.1.1电压方程模型根据电机的电压方程可以得到如下控制方程：\[u(t) = Ri(t) + L\frac{{di(t)}}{{dt}} + e(t)\]其中，\(u(t)\)为电机输入电压，\(R\)为电机电阻，\(L\)为电机电感，\(i(t)\)为电机电流，\(e(t)\)为电动势。

2.1.2电流方程模型根据电机的电流方程可以得到如下控制方程：\[L\frac{{di(t)}}{{dt}} = u(t) - Ri(t) - e(t)\]2.2传动系统模型传动系统模型描述了电机输出转矩和负载转矩之间的关系。

常见的传动系统模型有惯性模型和摩擦模型。

2.2.1惯性模型惯性模型用转动惯量和角加速度来描述传动系统的动态特性。

通常可以使用如下方程来建立惯性模型：\[J\frac{{d\omega(t)}}{{dt}} = T_{in}(t) - T_{out}(t)\]其中，\(J\)为传动系统的转动惯量，\(\omega(t)\)为转速，\(T_{in}(t)\)为电机输出转矩，\(T_{out}(t)\)为负载转矩。

2.2.2摩擦模型摩擦模型描述了传动系统中的摩擦现象，常常包括静摩擦和动摩擦。

常用的摩擦模型有线性摩擦模型和非线性摩擦模型。

2.3控制器模型控制器模型是实际交流伺服运动控制系统的闭环控制模型。

常用的控制器模型有比例积分微分（PID）控制器和模糊控制器。

3.仿真分析建立完实际交流伺服运动控制系统的数学模型后，可以使用仿真软件（如MATLAB/Simulink）进行仿真分析。

1.雷达系统中杂波信号的建模与仿真目的雷达的基本工作原理是利用目标对雷达波的散射特性探测和识别目标。

然而目标存在于周围的自然环境中，环境对雷达电磁波也会产生散射，从而对目标信号的检测产生干扰，这些干扰就称为雷达杂波。

对雷达杂波的研究并通过相应的信号处理技术可以最大限度的压制杂波干扰，发挥雷达的工作性能。

雷达研制阶段的外场测试不仅耗费大量的人力、物力和财力，而且容易受大气状况影响，延长了研制周期。

随着现代数字电子技术和仿真技术的发展，计算机仿真技术被广泛应用于包括雷达系统设计在内的科研生产的各个领域，在一定程度上可以替代外场测试，降低雷达研制的成本和周期。

长期以来，由于对杂波建模与仿真的应用己发展了多种杂波类型和多种建模与仿真方法。

然而却缺少一个集合了各种典型杂波产生的成熟的软件包，雷达系统的研究人员在需要用到某一种杂波时，不得不亲自动手，从建立模型到计算机仿真，重复劳动，造成了大量的时间和人力的浪费。

因此，建立一个雷达杂波库，就可以使得科研人员在用到杂波时无需重新编制程序，而直接从库中调用杂波生成模块，用来产生杂波数据或是用来构成雷达系统仿真模型，在节省时间和提高仿真效率上的效益是十分可观的。

从七十年代至今已经公布了很多杂波模型，其中有几类是公认的比较合适的模型。

而且，杂波建模与仿真技术的发展己有三十多年的历史，己经有了一些比较成熟的理论和行之有效的方法，这就使得建立雷达杂波库具有可行性。

为了能够反映雷达信号处理机的真实性能，同时为改进信号处理方案提供理论依据，雷达杂波仿真模块输出的杂波模拟信号应该能够逼真的反映对象环境的散射环境。

模拟杂波的一些重要散射特性影响着雷达对目标的检测和踉踪性能，比如模拟杂波的功率谱特性与雷达的动目标显示滤波器性能有关;模拟杂波的幅度起伏特性与雷达的恒虚警率检测处理性能有关。

因此，杂波模拟方案的设计是雷达仿真设计中极其重要的内容，杂波模型的精确性、通用性和灵活性是衡量杂波产生模块的重要指标。

实际交流伺服运动控制系统数学模型及仿真分析引言：交流伺服运动控制系统在工业生产中广泛应用，对系统的数学模型和仿真分析具有重要意义。

本文将介绍实际交流伺服运动控制系统的数学模型，并通过仿真分析系统的性能指标以及对控制策略的影响。

一、实际交流伺服运动控制系统数学模型：实际交流伺服运动控制系统包括伺服电机、伺服驱动器、传感器、控制器等组成。

其中，伺服电机可以看作是一个多端口兼具电动机和电动发电机的能量转换器，驱动器与伺服电机之间通过电力转换实现动力传递，传感器用于采集反馈信号，控制器则用于计算控制算法并输出控制信号。

系统的数学模型主要建立在对驱动器、电机和负载的分析基础上。

我们以速度控制为例，简化系统模型，可以建立如下差分方程：(1)电机转矩平衡方程（用传感器测量转速）：Ta = J * dω/dt + B * ω + TL其中，Ta为电机输出的转矩，J为电机的转动惯量，dω/dt为电机转速的变化率，B为电机的阻尼系数，ω为电机转速，TL为外部载荷的负载转矩。

(2)电机转速方程：Um = R * i + L * di/dt －Kω其中，Um为电机输入的电压，R为电机的电阻，i为电机的电流，L 为电机的电感，K为速度常数。

(3)电机电流方程：Um = Ke * ω + Ri + L * di/dt其中，Ke为电机的电动势常数。

(4)控制器输出方程：Um = Kp * (ωd - ω) + Ki * ∫(ωd - ω)dt + Kd * d(ωd - ω)/dt其中，Kp、Ki、Kd为控制器的比例、积分、微分参数，ωd为期望转速。

以上方程构成了实际交流伺服运动控制系统的数学模型，通过求解这些方程，可以得到系统的状态变量和输出变量的关系，从而实现对系统动态特性的分析和控制。

二、仿真分析：通过对实际交流伺服运动控制系统的数学模型进行仿真分析，可以评估系统的性能指标以及对控制策略的影响。

1.性能指标评估：在仿真中，可以通过设定不同的输入信号，如阶跃、脉冲等，观察系统的响应情况，计算系统的过渡过程中的超调量、调节时间、稳态误差等性能指标。

仿真伺服程序实验报告实验报告：仿真伺服程序一、引言伺服系统是一种用于控制和调节机械运动的自动控制系统，广泛应用于机器人、数控设备、航空航天等领域。

为了加深了解伺服系统的工作原理和参数调节方法，本实验采用仿真软件进行伺服程序的实验。

二、实验目的1. 理解伺服系统的结构和工作原理；2. 掌握伺服系统参数的调节方法；3. 利用仿真软件搭建伺服系统并进行参数调节；4. 分析伺服系统的动态性能和稳态性能。

三、实验步骤1. 搭建伺服系统仿真模型根据实验要求，采用仿真软件搭建伺服系统的数学模型。

包括伺服电机、负载、传感器等元件，并建立其间的物理联系和数学关系。

2. 参数调节方法根据实验要求，采用合适的参数调节方法对伺服系统进行参数调节。

常用的方法有试验法、根轨迹法等。

3. 仿真实验利用仿真软件对搭建好的伺服系统进行参数调节，并观察系统的动态响应和静态性能。

根据实验结果分析系统的稳定性、速度响应和位置精度等。

四、实验结果与分析通过仿真实验，在伺服系统仿真模型中分别采用试验法和根轨迹法进行参数调节。

观察到伺服系统的动态响应和静态性能都有明显的改善。

1. 试验法参数调节试验法是一种较为简单直观的参数调节方法。

通过逐渐调节参数，并观察系统的动态响应，根据实验结果进行调整。

在实验中，采用试验法进行参数调节后，伺服系统的速度响应和位置精度均有明显的提升。

2. 根轨迹法参数调节根轨迹法是一种基于系统的极点位置的参数调节方法。

通过绘制系统的根轨迹图，分析图形的形状和位置，调整参数使得系统稳定性和动态性能得到优化。

在实验中，采用根轨迹法进行参数调节后，伺服系统的速度响应和位置精度均有进一步提升。

综合分析两种参数调节方法的实验结果，可以得出伺服系统的参数调节对系统的动态响应和静态性能有着显著的影响。

合理的参数调节可以提升系统的稳定性、速度响应和位置精度，从而满足实际应用需求。

五、实验总结通过本次仿真实验，掌握了伺服系统的结构和工作原理，了解了伺服系统参数的调节方法，并利用仿真软件成功搭建了伺服系统的数学模型进行参数调节。

二维雷达转台伺服控制系统的设计与开发二维雷达转台伺服控制系统的设计与开发引言随着科技的不断进步和应用的广泛推广，雷达技术在军事、民用、科研等领域起着重要作用。

而二维雷达系统中的转台伺服控制系统是实现雷达目标跟踪和测量的关键部分。

本文将介绍二维雷达转台伺服控制系统的设计与开发过程，通过分析系统的结构、功能和工作原理，进一步提升系统的控制性能和稳定性。

一、系统设计理念和要求二维雷达转台伺服控制系统的设计是基于对雷达运行过程中需要实现的目标跟踪和测量要求的分析。

系统要求具备以下特点：1.精确性：转台伺服控制系统需要能够精确定位并跟踪目标，准确测量目标与雷达之间的距离和方位角。

2.稳定性：系统需要具备稳定的控制性能，能够快速响应信号，抵抗外界干扰和噪声。

3.可靠性：转台伺服控制系统要求具备高可靠性，保证雷达在长时间运行中的稳定性和准确性。

4.可扩展性：系统需要能够灵活适应不同工作环境和场景的需求，并具备可扩展性。

二、系统结构设计基于对系统设计理念和要求的分析，我们提出了以下系统结构设计方案：1.硬件结构：转台伺服控制系统由转台部分、伺服电机、传感器和控制器等组成。

其中转台部分实现转动功能，伺服电机驱动转台运动，传感器用于获取目标信息，而控制器根据传感器数据实现对伺服电机的精确控制。

2.软件结构：软件部分主要是指转台控制算法和数据处理模块。

转台控制算法主要根据传感器数据计算出目标的位置，再通过控制器将控制信号传递给伺服电机实现转台的定位和跟踪。

数据处理模块负责对获取的数据进行处理和分析，提取有效信息并进行存储和显示。

三、系统功能设计基于系统的设计理念和要求，我们确定了以下系统功能设计：1.目标跟踪功能：通过传感器获取目标的信息，计算目标的位置和方位角，并通过控制算法实现对伺服电机的控制，实现目标的准确跟踪和定位。

2.测量功能：通过传感器获取雷达和目标之间的距离和方位信息，根据传感器数据进行精确计算，实现目标与雷达的测量。