车载雷达伺服控制系统的研究与开发

发布时间：2020-05-30 21:32

【摘要】：论文以某车载雷达控制系统的研制为背景,论述了车载雷达伺服系统的设计与开发过程。根据系统性能和功能需求,完成了控制系统的总体方案设计。论文描述了以DSP+FPGA为核心控制器的硬件电路设计和系统软件开发情况,并对目标跟踪技术、补偿技术等关键技术进行了研究。最终完成了伺服控制系统的联试联调。本文主要完成了以下工作:1、根据系统功能和技术指标要求,设计了以DSP+FPGA为核心的车载雷达伺服系统方案。根据计算载荷以及技术指标,完成了系统主要元部件的选型。按照总体方案完成控制系统的硬件电路和印制电路板的设计。2、简要论述了伺服控制系统中的控制算法,根据元部件的相关参数以及系统结构,建立伺服控制系统模型。利用MATLAB/Simulink对系统进行仿真设计,调节PID参数,分析系统的动态性能和稳态性能,为控制系统的设计调试提供理论指导。采用输入前馈控制的方法加快系统响应,减小跟踪误差,并通过了仿真验证。3、根据实际的工程需求,对车载雷达伺服系统涉及的关键技术进行了研究。为了提高目标跟踪的准确性和可靠性,采用预测滤波算法来确定跟踪目标的状态信息。介绍了卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波以及无迹卡尔曼滤波的实现步骤,并建立机动目标的非线性模型,对扩展卡尔曼(EKF)与无迹卡尔曼滤波(UKF)两种滤波算法进行了仿真分析比较。然后分析了车体姿态对雷达天线指向以及下转台运动对上转台的影响,研究得出补偿方法,并使用MATLAB/Simulink验证了补偿方法的合理性。4、根据系统功能要求,对控制系统软件进行需求分析,完成了伺服控制系统的软件设计。系统软件采用模块化思想,完成了软件初始化模块、自检模块、通信模块、控制算法模块等功能模块的设计与开发。5、完成伺服控制系统联试联调。主要包括伺服控制器的调试以及实验平台的联试联调,完成了伺服控制系统功能的实现和技术指标的验证。最后模拟车体姿态变化与下转台运动,验证了补偿算法的正确性。
【图文】：

系统结构图,系统结构图,转台

转台两边挂载的负载是导弹，在上转台雷达发现目标后，给下转台发送目标信息，下转台在接收到信息后，控制下转台运动到目标位置。系统的结构如下图 2.1 所示。图2.1 系统结构图系统上转台方位采用的是转台形式，承载能力强，刚度好，布局紧凑。考虑到系

转台,方位,功能,技术指标

这就大大的减少了丝杆带来的不利因素。上转台方位俯仰的结构如图 2.2 所示。图2.2 上转台结构在本系统中，由于上下转台的关系，在下转台发生运动时，上转台应该隔离下转台运动，，保证上转台稳定。该系统的研制工作分为上下转台两个部分，在本文中，主要是对上转台控制系统的研究与开发，同时在硬件接口中预留下转台接口。由于俯仰功能简单，因此主要是针对于上转台方位控制功能的开发。功能要求和技术指标根据上述结构的特点，系统对上转台的方位提出功能要求和技术指标。1、功能需求：（1）转台具备方位连续运转的功能；（2）转台具备俯仰升起使天线处于工作状态，俯仰收起使天线处于运输状态的功能；（3）转台具备指向、扇扫、跟踪等主要运动控制功能；（4）转台具备回零、自检、待机、停机等辅助控制功能；（5）转台具有隔离下转台方位运动扰动，稳定视线的功能；（6）转台设计有与下转台的机械和电气接口；
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.67

【参考文献】