某型军用雷达车自动架撤电液控制系统研究

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现代战争对地面雷达装备的要求越来越高,除了满足一些常规的性能例如抗干扰能力外,越来越看重其机动性能的好坏。目前高机动性雷达多以机车为运输载体,车载雷达运输方便,能够适应不同的战争环境,在野外作战具有明显的优势。当车载雷达从前一个阵地撤出,转移进入下一个阵地时,需要完成一系列架设/撤收动作,为此需要设计一套具备高度自动化和高可靠性的自动架设/撤收电液控制系统,其中自动调平系统与天线举升系统是最主要的两个功能子系统。调平动作是后续天线架设等作业进行的基础,研究表明车载雷达调平时间占据了系统总架设时间的三分之一以上,因此缩短调平时间提高调平精度成为提高雷达机动性的一个重要手段。天线架设过程的稳定性和快速性也是影响到车载雷达机动性的重要因素之一,选择合理的天线举升方案,优化举升系统结构设计,能够显著提高车载雷达系统的工作性能及机动性。本文以某型军用雷达车为研究对象,深入分析自动调平系统和天线举升系统在国内外的研究成果及现状,指出了本课题的研究背景及意义。设计了雷达车自动架设/撤收系统的总体技术方案,主要包括调平系统和举升系统的设计与实现。介绍了液压系统工作原理和整车作业流程,以CAN总线为现场通讯协议研发设计了雷达车自动控制系统,系统采用阀用可编程控制器PLVC+触摸屏式控制结构。自动调平控制系统研究,首先对车载平台进行静力学分析,引出了几种调平控制方法并进行分析比较。针对车载自动调平装置快速性和高精度的要求,提出了利用角度误差控制调平法和追逐最高点调平法相结合的调平控制策略,并在传统PID控制基础上引入积分分离式PID控制的方法进行调平控制系统的设计。天线举升同步控制系统研究,包括多级举升油缸设计计算及强度校核,建立了举升液压系统的数学模型,分析影响举升油缸输出位移特性的因素。研究了多种同步控制方法并进行分析比较,针对多级油缸同步控制系统存在强冲击、强耦合及参数时变等非线性因素,采用交叉耦合同步控制策略进行同步控制器结构设计。为实现具体的控制策略和控制算法,进行系统软件开发与程序设计。包括主控制器PLVC程序的开发,介绍了系统软件的组成及各个功能模块的作用,同时设计了手持终端触摸屏的界面程序。最后对系统分别进行自动调平试验和天线同步举升试验研究,试验结果表明系统能够高效完成各个架设/撤收动作,所采用的的控制策略及控制算法具有良好的控制精度和抗干扰能力。其中调平精度达到0.04°以内,自动调平时间不超过30 s,同步精度达到5 mm以内,天线升降过程稳定性很好。
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