舰载搜索雷达稳定平台控制系统设计

2021年第1期网址： 电邮：*******************一种舰载伺服稳定平台的结构设计毛雨辉，张进（光学辐射重点实验室，北京100854）图3方位轴三维视图陀螺转盘轴承码盘惯导蜗杆副轴承对滑环图4方位轴剖视图引言本文设计一种舰载的伺服稳定平台结构，如图1所示。

该平台可将负载加装于伺服平台并完成指向精度标校的功能，在船体航行和系泊状态下可隔离船摇影响、稳定负载指向功能[1]。

该伺服平台采用地平式双轴转台的结构。

考虑到负载偏心力矩及风载荷等特点，稳定平台的方位和俯仰轴系均采用大型蜗轮蜗杆副作为末级传动，进口高精度行星齿轮减速器作为初级传动，具有较高的结构刚度和可靠性，保证了负载指向、跟踪精度和总体结构的回转稳定性。

伺服系统主要由方位回转机构、俯仰回转机构和伺服控制单元组成。

1稳定平台总体结构设计稳定平台是负载的支撑结构，又是负载驱动系统的执行机构，故要求它具有良好的力学性能、较高的轴系及传动精度和运动稳定性[2]。

稳定平台为地平式双轴伺服系统座，由方位轴系、俯仰轴系、光电编码器、导电环（包括光纤滑环）、蜗轮蜗杆副、减速器、伺服电动机、陀螺仪和俯仰轴外挂平台等部分组成。

它是负载的安装承载平台，主要完成系统的视轴指向和稳定隔离船摇等功能，方位轴限位机构包括软件限位和电限位，俯仰轴限位机构包括电限位、软件限位和缓冲阻尼机械限位机构，稳定平台双轴在工作角范围内安全转动。

其三维视图如图2所示。

2稳定平台方位轴系设计其方位转动机构采用四点角接触的转盘轴承为主要承力结构，这种结构形式承载能力大、刚度好、精度高[3]。

为保证光电编码器能够可靠良好地工作，在光电编码器安装轴与底座安装有一对P4级精度的角接触球轴承，保证光电编码器安装处的变形量满足工作要求；陀螺安装在方位旋转部分；俯仰轴电器电路电缆通过滑环传输到底座。

方位轴设计有基准平台，为系统提供方位、俯仰角度基准，平台平面度好，并通过加工和装调保证台面与安装基座的平行度要求；在轴系的相对运动部分设计了安装O 如图3、图4所示。

129舰体由于海浪的冲击和颠簸会发生摇动,带动舰载雷达天线产生摇动,这种摇摆轻者影响雷达测量精度,重者造成雷达丢失目标。

为了克服舰的摇摆对雷达测量精度、探测空域带来的影响,雷达需要采用天线稳定系统。

天线稳定系统一般采用机电或者液压稳定平台,来消除船体摇摆对天线的影响[1];这样的平台体积大,重量重,可靠性低。

应用电子稳定技术,可以取消笨重的机械稳定平台,减轻天线重量,提高可靠性。

1 电子稳定平台工作原理舰载搜索雷达电子稳定平台并不是一个专门的设备,而是依靠相控阵雷达资源调度器、伺服系统、数据处理器、信号处理器等分系统协同工作来实现雷达的稳定搜索。

1.1 搜索空域稳定的保持伺服系统接收舰摇信息,根据舰摇信息和天线方位值计算出不同仰角空域(大地坐标)对应的波束指向值(甲板坐标)及方位补偿值;资源调度器根据甲板坐标俯仰值及波位安排形成天线波束,同时送往信号处理供其形成点迹坐标使用;信号处理按不同波位的方位补偿值建立杂波图并形成目标录取点迹(甲板坐标);数据处理将收到的点迹变为大地坐标后再进行航迹跟踪处理。

经过处理后,雷达可均匀覆盖每一个俯仰搜索波位,并对监视和搜索到的目标保持连续跟踪。

数据处理将目标的甲板球坐标变换到大地球坐标,变换后可在大地坐标系下对目标进行跟踪。

其坐标变换方法[5]为:[]Ec R P Ac R P Ac P Ec E HEcR P Ac Ec P Ac Ec R P EcR Ac Ec R A sin cos cos )sin sin cos cos (sin cos arcsin sin cos sin cos cos cos sin cos sin sin sin sin sin cos cos arctan⋅⋅+⋅⋅-⋅⋅=+⋅⋅-⋅⋅+⋅⋅⋅⋅+⋅⋅= (1)式中,(A,E)为天线的大地球坐标,A为方位角,E为俯仰角;(Ac,Ec)为天线的甲板球坐标,Ac为方位角,Ec为俯仰角;(H,P,R)为船上平台罗经提供的船的姿态角,H为航向角,P为纵倾角,R为横倾角。

一种基于自抗扰控制技术的舰载雷达两轴稳定转台伺服系统张杰;孙晋先;刘丽【摘要】针对舰载雷达两轴稳定转台的特点,设计了以浮点型DSP为核心的控制模块,采用自抗扰控制技术实现了舰载雷达转台方位-俯仰两轴稳定控制.【期刊名称】《雷达与对抗》【年(卷),期】2015(035)002【总页数】4页(P52-55)【关键词】舰载雷达;伺服系统;自抗扰控制;DSP【作者】张杰;孙晋先;刘丽【作者单位】中国船舶重工集团公司第七二四研究所,南京211153;中国船舶重工集团公司第七二四研究所,南京211153;中国船舶重工集团公司第七二四研究所,南京211153【正文语种】中文【中图分类】TN959.72伺服控制系统是现代舰载雷达的重要组成部分，其控制精度、响应速度、可靠性及稳定性已成为雷达系统的关键性能指标。

近年来，舰载雷达探测性能不断提高，对雷达天线转台的控制性能提出了更高的要求。

为了弥补传统的PID控制算法在抗干扰方面的不足，进一步提高伺服系统的跟踪性能，本文基于自抗扰控制技术设计了一种以浮点型DSP为核心的控制系统，采用坐标变换技术实时补偿舰船摇摆姿态，完成舰载雷达方位-俯仰两轴稳定控制。

在方位-俯仰型两轴稳定舰载雷达天线转台中，方位轴与俯仰轴正交，伺服系统接收惯性导航系统的航向、纵摇及横摇信号，按指定的要求实现方位和俯仰两轴运动，保证雷达天线方位轴指向稳定及俯仰轴保持水平。

伺服系统基本组成如图1所示。

整个系统主要由方位控制和俯仰控制两部分组成。

这两部分的组成基本相同，主要由控制模块、执行机构和反馈回路组成。

控制模块以TMS320C6747芯片为核心，其主要功能是接收外部操控信号、姿态角信号、对反馈信号进行模数转换及编码、坐标变换、控制运算、数据编码等。

执行机构由高性能数字伺服电机驱动器、伺服电机和减速机组成。

反馈回路由消隙小模数齿轮组、测角电机和轴角编码器组成。

由于两轴稳定系统的坐标变换涉及大量的三角函数运算，故控制模块采用浮点型DSP芯片TMS320C6747作为处理器。